基于GSO 38/2005的乘用車側(cè)門強(qiáng)度試驗(yàn)研究

范晞 陳昌乾 劉宇鵬

摘要：介紹了三種側(cè)門強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)歸納了三種標(biāo)準(zhǔn)異相同點(diǎn)；依據(jù)GSO 38/2005對白車身開展試驗(yàn)，詳細(xì)介紹了GSO 38/2005的試驗(yàn)流程。研究結(jié)論可為國產(chǎn)汽車出口海灣國家和北美地區(qū)提供了測試技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：側(cè)門強(qiáng)度；標(biāo)準(zhǔn)解讀；測試

中圖分類號：U4671? 收稿日期：2024-04-17

DOI：1019999/jcnki1004-0226202406033

1 前言

近年來，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善和發(fā)展，國產(chǎn)汽車在技術(shù)成熟度和工業(yè)設(shè)計(jì)上取得了較大的進(jìn)步，越來越被廣大消費(fèi)者認(rèn)可，無論是國內(nèi)市場占有率還是國外市場占有率都呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國汽車產(chǎn)銷累計(jì)完成3 0161萬輛和3 0094萬輛，同比分別增長116%和12%，產(chǎn)銷量創(chuàng)歷史新高，實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)較高增長，標(biāo)志我國正式由汽車大國邁向了汽車強(qiáng)國。

得益于“一帶一路”倡議，中國車企也在加速海外擴(kuò)張。2023年是“一帶一路”倡議提出的第10年，我國汽車出口量達(dá)到了5221萬輛，正式成為汽車出口第一大國。拿到目的地國家的合格認(rèn)證是汽車出口必不可少的環(huán)節(jié)，因此對于車企而言，研究國外不同地區(qū)的汽車法規(guī)顯得尤為重要。本文將介紹幾種地區(qū)對于轎車側(cè)門強(qiáng)度方面的試驗(yàn)方法和要求，并依據(jù)GSO 38/2005法規(guī)對某國產(chǎn)車型白車身進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 不同側(cè)門強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

乘用車車門是汽車車身系統(tǒng)的重要組成部分，車門強(qiáng)度對于成員的安全至關(guān)重要，特別是在發(fā)生側(cè)門碰撞時(shí)。在日常生活中，特別是在十字路口，一輛車的車頭直接撞上另一輛車的側(cè)面，這種事故的發(fā)生概率極高。根據(jù)《中國公共安全》的數(shù)據(jù)顯示，大約30%的事故是側(cè)面碰撞事故，且側(cè)面碰撞事故致死率僅次于正面碰撞，致傷率位居第一。因此，研究和提高車輛側(cè)門強(qiáng)度對于道路交通安全意義重大。

目前，國際上常見的側(cè)門強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》、美國聯(lián)邦法規(guī)FMVSS 214和海灣國家標(biāo)準(zhǔn)GSO 38/2005。這三項(xiàng)法規(guī)都是采用準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)方法來測試車輛的側(cè)門強(qiáng)度，試驗(yàn)過程使用的加載裝置壓頭均為直徑305 mm、棱邊圓角半徑為13 mm的鋼制剛性圓柱體或半圓柱體。三者的主要不同在于法規(guī)的適用范圍、試驗(yàn)過程加載裝置的位置和技術(shù)要求。

21 適用范圍

我國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》[1]于1995年發(fā)布，自2017年3月23日起，該標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，不再強(qiáng)制執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)適用于轎車。美國聯(lián)邦法規(guī)FMVSS 214[2]實(shí)施的對象為轎車以及整備質(zhì)量小于4 536 kg的多用途乘用車、卡車、公共汽車，步入式貨車和其他特殊規(guī)定的車輛不適用。FMVSS 214法規(guī)共分為三個(gè)部分，其中第一部分是關(guān)于靜態(tài)的側(cè)門抗側(cè)向侵入強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)范與要求。GSO 38/2005[3-4]是海灣國家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)描述了除大型貨車以外的最大總質(zhì)量不超過4 500 kg的乘用車、多用途乘用車、卡車和客車的側(cè)門碰撞試驗(yàn)方法。

22 加載裝置的位置

GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》規(guī)定試驗(yàn)前側(cè)窗玻璃應(yīng)處于最高位置，加載壓頭的中軸線對準(zhǔn)車門最低點(diǎn)之上127 mm處沿車門外表面所作水平線段的中點(diǎn)，且加載壓頭的上端面至少應(yīng)高出窗口下邊緣13 mm。FMVSS 214和GSO 38/2005對此作出了相同的規(guī)定，但這兩項(xiàng)法規(guī)相較于GB/T 15743—1995進(jìn)行了額外規(guī)定，分別為以下幾點(diǎn)：

a.假如車門沒有配備車窗，那么施載裝置頂部表面的離地高度應(yīng)與施載裝置放置在同一車輛上帶有車窗的前車門上時(shí)相同。

b.若車門最低點(diǎn)之上127 mm的水平線段長度小于559 mm，則應(yīng)將該線垂直向上移至門邊上方的某點(diǎn)，使其長度達(dá)到559 mm，施載裝置的縱向軸處于該水平線中點(diǎn)的橫向相對位置。

c.對于具有雙側(cè)門的多用途乘用車、卡車、公共汽車，其縱軸橫向相對于通過車門外表面的水平線中點(diǎn)，車門有兩倍的車門跨距，在車門最低點(diǎn)以上127 mm處，不考慮任何不是永久貼在車門面板上裝飾的或保護(hù)性的鑄件。

23 技術(shù)要求

這三項(xiàng)法規(guī)都是在試驗(yàn)過程中將加載壓頭的三段位移中的車門平均受力或最大受力作為試驗(yàn)結(jié)果判定依據(jù)，當(dāng)三段位移內(nèi)車門受到的平均力或最大力都滿足判定依據(jù)時(shí)，即可判定車門的抗侵入強(qiáng)度符合法規(guī)要求。整個(gè)試驗(yàn)過程都可選擇是否在車內(nèi)安裝座椅，但是否安裝座椅的判定依據(jù)不同。

GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》中定義的初始耐擠壓力、中間耐擠壓力和最大耐擠壓力分別表示車門在0～152 mm上的平均受力、0～305 mm平均受力和在0～457 mm上的最大受力。需要指出的是，這里的平均受力是某一位移階段施加載荷相對擠壓距離的積分并除以該階段的位移。FMVSS 214中定義的初始耐擠壓力、中間耐擠壓力和最大耐擠壓力與GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》相同，而GSO 38/2005則與這兩個(gè)法規(guī)有所差異。GSO 38/2005的初始耐擠壓力、中間耐擠壓力和最大耐擠壓力分別表示車門在0～（150±5）mm上的平均受力、0～（300±5）mm平均受力和在0～（460±5）mm上的最大受力。

三項(xiàng)法規(guī)在拆除座椅和安裝座椅狀態(tài)下的評價(jià)要求也各不相同。

GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》中的技術(shù)要求如下。

拆除座椅時(shí)：

a初始耐擠壓力不得低于10 000 N。

b中間耐擠壓力不得低于15 560 N。

c最大耐擠壓力不低于相當(dāng)于整備質(zhì)量2倍的力或31 120 N兩者中的最小值。

安裝座椅時(shí)：

a初始耐擠壓力不得低于10 000 N。

b中間耐擠壓力不得低于19 450 N。

c最大耐擠壓力不低于相當(dāng)于整備質(zhì)量35倍的力或53 340 N兩者中的最小值。

FMVSS 214中的技術(shù)要求如下。

拆除座椅時(shí)：

a初始耐擠壓力不得低于2 250 lb。

b中間耐擠壓力不得低于3 500 lb。

c最大耐擠壓力不低于相當(dāng)于整備質(zhì)量2倍的力或7 000 lb兩者中的最小值。

安裝座椅時(shí)：

a初始耐擠壓力不得低于2 250 lb。

b中間耐擠壓力不得低于4 375 lb。

c最大耐擠壓力不低于相當(dāng)于整備質(zhì)量35倍的力或12 000 lb兩者中的最小值。

GSO 38/2005中的技術(shù)要求如下。

拆除座椅時(shí)：

a初始耐擠壓力不得低于1 020 kg。

b中間耐擠壓力不得低于1 590 kg。

c最大耐擠壓力不低于相當(dāng)于整備質(zhì)量2倍的力或3 175 kg兩者中的最小值。

安裝座椅時(shí)：

a初始耐擠壓力不得低于1 020 kg。

b中間耐擠壓力不得低于1 985 kg。

c最大耐擠壓力不低于相當(dāng)于整備質(zhì)量35倍的力或5 445 kg兩者中的最小值。

上述三種法規(guī)無論是在試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)方法還是試驗(yàn)結(jié)果的評判上差異性較小，具有很高的協(xié)調(diào)性。

3 依據(jù)GSO 38/2005側(cè)門強(qiáng)度試驗(yàn)研究

本文將依據(jù)GSO 38/2005的試驗(yàn)程序?qū)δ承吞柊总嚿磉M(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過程車身的安裝方式和加載位置按照圖1進(jìn)行。

31 車身固定

試驗(yàn)前將車輛牢固的固定在水平的剛性地板上，用鋼管將車身底部支撐梁焊接形成一個(gè)水平的矩形平面，然后在矩形平面的四個(gè)角各安裝兩個(gè)壓板。在非試驗(yàn)側(cè)的車身裙部固定兩個(gè)擋板，在前車輪中心向前和后車輪中心向后部位固定兩根鋼絲繩，通過這種固定方式能保證車輛在受到側(cè)向擠壓力時(shí)其底部不會(huì)發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)。車身的固定方式如圖2所示。

32 確定加載位置

使用激光儀投射水平激光至車門最低點(diǎn)，用筆描繪出最低點(diǎn)的水平線。調(diào)節(jié)激光儀的高度至與下方的水平線垂直距離為127 mm，同樣用筆描繪出該水平線。測量127 mm處水平線在車門上的長度，長度大于559 mm則無需繼續(xù)上移，在水平線段中點(diǎn)處用激光儀投射豎直激光，用筆描繪出該垂直線。將車窗完全升起，并鎖緊車門，調(diào)節(jié)加載壓頭的高度使其下端面與127 mm處水平線平齊，將壓頭緩慢伸出至車門附近后調(diào)節(jié)壓頭左右位置，當(dāng)壓頭的中軸線與車門上的垂直線重合即可，隨后微調(diào)壓頭前后距離至與車門剛好接觸。調(diào)節(jié)好的加載裝置如圖3所示。

33 試驗(yàn)結(jié)果

GSO 38/2005中規(guī)定試驗(yàn)過程中擠壓速度不超過127 mm/s，持續(xù)時(shí)間不超過120 s。在上位機(jī)的試驗(yàn)界面設(shè)定加載位移為460 mm，加載速度為6 mm/s，將初始位移和載荷清零即可開始試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中觀察車身整體是否發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

該型號車輛的整備質(zhì)量為1 880 kg，試驗(yàn)過程中0～150 mm的初始耐擠壓力為1 246 kg，0～300 mm的中間耐擠壓力為2 243 kg，0～460 mm的最大耐擠壓力為7 164 kg。由于車內(nèi)未安裝座椅，故評判技術(shù)要求為：初始耐擠壓力≥1 020 kg，中間耐擠壓力≥1 590 kg，最大耐擠壓力≥3 175 kg。由此可見，該型號車型側(cè)門擠壓強(qiáng)度符合海灣標(biāo)準(zhǔn)GSO 38/2005的技術(shù)要求。

4 結(jié)語

本文主要關(guān)注了三種常見的側(cè)門強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，介紹了三種標(biāo)準(zhǔn)之間的相同點(diǎn)，從三個(gè)維度進(jìn)行解讀梳理出了標(biāo)準(zhǔn)之間的差異性。對比發(fā)現(xiàn)我國GB/T 15743—1995《轎車側(cè)門強(qiáng)度》不再強(qiáng)制性執(zhí)行，且較長時(shí)間未修訂，很多車企在研發(fā)時(shí)不會(huì)重視這一項(xiàng)安全要求，只有出口車型會(huì)考慮這一點(diǎn)，不利于國內(nèi)汽車市場的高質(zhì)量發(fā)展。我國已經(jīng)成為汽車出口第一大國，因此國標(biāo)修訂工作需要盡快開展。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 15743-1995轎車側(cè)門強(qiáng)度[S]北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995

[2]Federal Motor Vehicle Safety Standards No214Side impact protection[S]Washington DC： US Government Printing Office，2007

[3]GSO 38/2005 Motor Vehicles Methods Of Test For Impact Strength Part 3A： Side Impact[S] Standardization Organization for GCC （GSO），2005

[4]GSO 40/2005 Motor Vehicles-Impact Strength[S]Standardization Organization for GCC （GSO），2005

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)。