基于新修訂國標(biāo)的車頂靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法研究

范晞 袁定立 陳昌乾

摘要：詳細(xì)介紹了即將發(fā)布的GB 26134車頂靜壓強(qiáng)度新國標(biāo)，并通過自行設(shè)計(jì)的HPF設(shè)備完成了新國標(biāo)的試驗(yàn)驗(yàn)證。針對新國標(biāo)的要求下不同加載速度對試驗(yàn)結(jié)果造成的影響進(jìn)行了研究，研究結(jié)論為今后新國標(biāo)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：車頂靜壓強(qiáng)度；GB 26134；試驗(yàn)方法

中圖分類號：U467.1 ?收稿日期：2023-11-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.02.018

1 前言

目前世界上普遍采用靜態(tài)試驗(yàn)的方法來測試汽車頂部抗壓強(qiáng)度，我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)為GB 26134-2010《乘用車頂部抗壓強(qiáng)度》［1］，該標(biāo)準(zhǔn)的要求已無法滿足行業(yè)現(xiàn)狀和交通安全方面的需求。我國已于2022年6月對新國標(biāo)GB 26134進(jìn)行了公開征求意見，新修訂的標(biāo)準(zhǔn)提高了車輛頂部抗壓強(qiáng)度的要求。

2 國內(nèi)外車頂靜壓強(qiáng)度方法對比

目前國外針對車頂靜壓強(qiáng)度的測試方法主要有FMVSS 216a《Roof crush resistance》、IIHS（美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會）車頂強(qiáng)度測試。國內(nèi)針對車頂靜壓強(qiáng)度的測試方法主要有GB 26134-2010《乘用車頂部抗壓強(qiáng)度》、工信部聯(lián)產(chǎn)業(yè)〔2014〕453號文以及C-IASI 2020《第2部分：車內(nèi)乘員安全指數(shù)車頂強(qiáng)度評價(jià)規(guī)程》[2]。

GB 26134-2010的大致內(nèi)容參照美國聯(lián)邦機(jī)動車法規(guī)FMVSS 216《Roof crush resistance》[3]制定，主體技術(shù)內(nèi)容與其保持一致，要求在承受相當(dāng)于1.5倍整車整備質(zhì)量的載荷（若該載荷超過22 240 N，則取22 240 N）時(shí)，車輛頂部變形不得超過127 mm。

C-IASI 2020主要參照了IIHS，要求在加載位移達(dá)到127mm時(shí)，記錄施加的峰值載荷和HPF頭型的接觸力，若載荷-質(zhì)量比（SWR）≥4.00，則判定車頂強(qiáng)度等級達(dá)到優(yōu)秀。我國新修訂的標(biāo)準(zhǔn)GB 26134基于FMVSS 216a，并根據(jù)國情進(jìn)行了更改。新標(biāo)準(zhǔn)適用于除敞篷車以外的M1類車輛，對于車身結(jié)構(gòu)對稱的車輛，隨機(jī)選取一側(cè)施加載荷（若車身結(jié)構(gòu)不對稱，則選取車身結(jié)構(gòu)較弱一側(cè)施加載荷），施加載荷為車輛整備質(zhì)量的3倍或45 kN（取兩者較小值）。當(dāng)載荷達(dá)到規(guī)定值時(shí)，加載裝置下表面的移動量應(yīng)不大于127 mm，頭部模型受力應(yīng)不大于222 N。

國內(nèi)外針對頂部靜壓的測試方法主要不同在于適用車型范圍、試驗(yàn)過程加載載荷的大小、是否監(jiān)測頭部模型受力這幾方面，具體區(qū)別見表1。

3 新國標(biāo)GB 26134解讀

新國標(biāo)GB 26134與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 26134-2010《乘用車頂部抗壓強(qiáng)度》相比對于車輛的固定方式和加載壓板的要求幾乎一致，加載裝置定位示意圖見圖1。主要不同點(diǎn)是：新國標(biāo)GB 26134將試驗(yàn)過程加載的載荷提高了1倍（不超過45 kN），在試驗(yàn)過程中需要對試驗(yàn)側(cè)的假人頭部受力進(jìn)行監(jiān)測（頭型受力≤222 N）。

新國標(biāo)GB 26134與GB 26134-2010相比主要增加了以下試驗(yàn)程序。

a.座椅調(diào)節(jié)。

在按照圖1的方式將車輛固定在剛性系統(tǒng)上后，調(diào)節(jié)試驗(yàn)側(cè)座椅腰部支撐使腰部支撐處于其最低的、完全縮回或收縮的位置。座椅的其他可調(diào)節(jié)裝置或座椅的其他支撐裝置處于最低或未展開的位置。將任何可調(diào)節(jié)的頭枕置于最高和最前位置。座椅靠背調(diào)節(jié)到制造廠規(guī)定的設(shè)計(jì)位置，如果沒有指定位置，則將座椅靠背調(diào)節(jié)到從鉛垂面向后傾斜25°角的位置。對于縱向可調(diào)節(jié)的前排外側(cè)座椅，應(yīng)使其位于行程的中間位置或者最接近于中間位置的向后位置鎖止。如果在垂直方向上可單獨(dú)調(diào)節(jié)，應(yīng)調(diào)整至制造廠規(guī)定的設(shè)計(jì)位置或中間位置。

b.安裝HPM（H點(diǎn)定位裝置）。

將車輛前排外側(cè)座椅調(diào)整到規(guī)定位置，按照GB 11551的規(guī)定安裝三維H點(diǎn)裝置，三維H點(diǎn)裝置的小腿長度調(diào)整到414 mm，大腿長度調(diào)整到401 mm。

c.安裝HRMD（頭枕測量裝置）。

保持三維H點(diǎn)裝置位置不變，左右兩側(cè)的軀干配重塊各卸下兩個，并換成較大的頭枕測量裝置的軀干配重塊，安裝頭枕測量裝置到三維H點(diǎn)裝置上，調(diào)整頭枕測量裝置使其處于水平。測量和記錄頭枕測量裝置頂部中心在車輛上的位置。安裝完成HRMD后的效果圖見圖2。

d.安裝HPF（頭部定位裝置）。

從車輛移出三維H點(diǎn)裝置和頭枕測量裝置，拆除車輛前排外側(cè)座椅和地毯。在前排外側(cè)座椅位置車身地板上安裝頭部模型，頭部模型為直徑165 mm剛性半球，質(zhì)心位置裝有三軸向力傳感器。調(diào)整頭部模型固定支架，使其頂部中心與頭枕測量裝置頂部中心位置重合。安裝完成HPF后的效果圖見圖3。

4 基于新國標(biāo)GB 26134的試驗(yàn)研究

目前新國標(biāo)GB 26134還未正式發(fā)布并實(shí)施，國內(nèi)主機(jī)廠和檢測機(jī)構(gòu)對這一新標(biāo)準(zhǔn)的研究較少。本文將使用自行開發(fā)的HPF設(shè)備和依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，來研究不同加載速度對試驗(yàn)結(jié)果造成的影響。

選用同一車型相同配置的M1類車作為試驗(yàn)對象（圖4），試驗(yàn)車型的整備質(zhì)量為2 040 kg，故加載載荷為45 kN。每次試驗(yàn)前保證車輛的固定方式一樣，頭部模型的安裝位置一樣。標(biāo)準(zhǔn)要求加載壓板的速度不超過13 mm/s，且試驗(yàn)要在120 s內(nèi)完成。選擇6組試驗(yàn)進(jìn)行對比，加載速度分別為：2 mm/s、4 mm/s、6 mm/s、8 mm/s、10 mm/s、12 mm/s。試驗(yàn)結(jié)果見表2，試驗(yàn)過程中的載荷位移曲線見圖5。

從表2的試驗(yàn)結(jié)果可看出，該車型6次的最大位移和頭型最大載荷均滿足法規(guī)要求。6次試驗(yàn)最大載荷差值153 N，最大位移差值2 mm。考慮到車輛制造偏差、設(shè)備精度偏差以及車輛固定方式偏差，試驗(yàn)結(jié)果體現(xiàn)出來的差值可以忽略，故認(rèn)為此次試驗(yàn)結(jié)果保持了一致性。從圖5的載荷位移曲線可以看出，加載速度的大小僅僅影響了曲線的斜率，載荷位移曲線的形態(tài)和峰值幾乎一致，在載荷達(dá)到40 500 N左右車頂結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度較大，會形成一個小的整理平臺，然后載荷繼續(xù)以較慢的速率上升至設(shè)定載荷。

5 結(jié)語

本文對比了目前國內(nèi)外主流的車頂靜壓強(qiáng)度測試方法，分析了這些方法之間的差異，并從測試方法以及測試設(shè)備等方面詳細(xì)介紹了即將發(fā)布的新國標(biāo)GB 26134。目前國內(nèi)車輛基本上能滿足26134-2010對車輛頂部強(qiáng)度的要求，車企和檢測機(jī)構(gòu)對于新國標(biāo)的研究較少，本文對今后新國標(biāo)的開展進(jìn)行了試驗(yàn)摸底，同時(shí)探究了加載速度對試驗(yàn)結(jié)果造成的影響，能為今后檢測機(jī)構(gòu)開展頂部靜壓試驗(yàn)提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 26134-2010乘用車頂部抗壓強(qiáng)度[S].

[2]中國保險(xiǎn)汽車安全指數(shù)規(guī)程：第2部分：車內(nèi)乘員安全指數(shù)車頂強(qiáng)度評價(jià)規(guī)程（2020版）[S].

[3]U.S Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration.Laloratory Test Procedure For Fmvss 216a.Roof Crush Resistance[S].Washington，D C：U.S.Government Printing Office，2009.

作者簡介：

范晞，男，1993年生，工程師，研究方向?yàn)檎囆阅軠y試與評價(jià)技術(shù)。

基金項(xiàng)目：中汽研汽車檢驗(yàn)中心（武漢）有限公司科研項(xiàng)目“乘用車頂部抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法的研究”（202317）