轿车车身强度道路模拟试验技术研究_周炜.docVIP

——————————————————————————————————————————————— 轿车车身强度道路模拟试验技术研究_周炜 设计研究 轿车车身强度道路模拟试验技术研究 周　炜　金　锋　(上海大众汽车有限公司) * 【摘要】　对轿车车身在用户道路中产生的损伤情况进行了调查和分析,在用户道路和试验道路上进行 了载荷测量,通过数据分析和处理,在试验台上采用远程参数控制技术,制定了试验加载谱,对白车身进行试验后,得到了与用户道路相似的损伤。在多个试件试验的基础上,制定了白车身强度试验的方法,为开发和改进设计提供了检验手段。 【主题词】　道路试验　车身　轿车 本文以某车型的前部车身为研究对象,首先 0　引言 汽车产品的安全性和质量耐久性一直是技术人员关注的两大课题。发动机、底盘、车身等零部件如何在其使用寿命内满足用户各种需求,是车 辆可靠性设计的主要目标。一方面,国内汽车工业起步较晚,自主开发能力尚不健全,技术水平和试验手段尚未完善;另一方面,中国地域辽阔,各地经济和文化的巨大差异造成路面条件、驾驶习惯、交通状况等影响车辆载荷的因素具有很大的离散度,这给车辆耐久性设计带来了很大困难。近年来,随着我国汽车工业的发展,各企业逐步从引进技术、联合开发向自主开发的方向过渡,通过引入先进的设计和试验设备,使开发能力有了新的提高。在日益激烈的市场竞争下,要求开发部门在最短的时间内,花费最少的成本,设计出最大限度满足用户需求的产品,这就使得在开发过程中采用先进的设计、试验手段显得尤为重要。道路模拟试验技术已被国际上几乎所有的汽车企业所采用。在开发的早期阶段,可以在实验室内对设计出的零部件在试验台上进行模拟真实道路的试验,对其强度耐久性作出合理、真实的评价,为设计提供验证手段和参考依据。由于这样的试验无需使用整车,缩短了开发周期,降低了开发成本。 收稿日期:2005-12-27 *本文为上海市汽车工程学会2005年(第12届)学术年会优秀论文。 对用户使用状况进行调查,对用户道路和试验场道路载荷进行测量,比较了实际用户使用过程中 的损坏状况和试验场耐久道路试验的载荷情况;然后,在道路模拟试验台上,采用远程参数控制技术并结合有限元计算分析的结果,重现了道路载荷,在实验室内进行前部车身强度耐久试验;最后,通过对试验结果的分析,制定相关零部件的台架试验标准,为设计和改进提供验证手段和参考依据。 1　用户使用状况分析 生产的汽车会被怎样的用户使用,在怎样的路面上行驶,驾驶员的操作习惯以及当地的交通、气候状况如何这些都是设计者应该十分关注的问题,也是确定整个设计目标的依据。欧洲一些先进的汽车生产企业,一般都会通过用户调查和实车试验,选取一条能够反映典型用户使用状况的试验道路,作为新开发产品的耐久性试验道路。在我国,大多数汽车生产企业并没有形成自己的检验标准,国家强制规定的耐久试验又与实际用户使用状况相差很大。首先各地的地理、气候等自然条件有较大差异,其次各地经济发展严重不平衡,路面条件、交通状况和驾驶者的驾驶习惯也相去甚远。因此,要使设计的汽车满足所有用户在所有道路条件下 2006. 设计研究 的行驶需求是不可能也不现实的。 据用户反映,在某地区的部分出租车中出现了车身某些部位开裂的问题。为此,在相关地区进行了信息收集工作。前部车身开裂的部位主要集中在4处:(1)A柱根部;(2)前纵梁与车身连接处;(3)前部车身空调出水口处;(4)副车架与车身连接处。 据不完全统计,这些裂纹出现的行驶里程也有较大的离散性,但大多数集中在10万km左右。除此之外,我们还对当地的路面情况以及用户使用状况作了调查。从道路组成来看,当地属于山区,郊区道路很大部分由山路组成,市区内又有多条河流经过,部分路面在路桥接缝处有较高的隆起。从路面状况来看,较好的路面是新铺的水泥和柏油路,一些未铺的沙石路、山区的石子路面和损坏严重的柏油路则较差,也占据了郊区道路一定的比例。在用户使用状况方面,一般作为出租车的车辆,其使用状况有如下特点:(1)车辆使用频繁,一般一年的行驶里程都大于10万km,个别的近20万km;(2)车辆装载普遍较重,一般超过60%的载重量;(3)行驶车速较快,即使在较差的路面上,只要来往车辆不多,就高速行驶。总的来说,在调查的地区,出租车的使用状况是十分恶劣的。 为了进一步量化用户载荷的大小,对用户道路进行了载荷测量。根据实际用户车身开裂情况,选择了具有代表性的车身应变测点进行载荷谱测量,考虑到车身构件复杂的受力状态,在某些测点采用了三向直角应变。此外,还在车轮以及减振器和车身联结处测