基于CAE分析的輕卡某平臺8.2T前下防護欄桿設計

王連虎

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基于CAE分析的輕卡某平臺8.2T前下防護欄桿設計

王連虎

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章基于江淮汽車某平臺輕卡產品的規(guī)劃，結合ECE R93法規(guī)對前下防護欄的要求，依托CAE仿真分析，對平臺前下防護進行創(chuàng)新性設計，已達到歐盟法規(guī)的要求。

輕卡；前下防護欄；CAE；歐盟法規(guī)

前言

在歐洲，最大總質量≥7.5T的卡車必須加裝前下防護裝置。目的就是為了防止小車在發(fā)生碰撞時鉆到底盤較高的卡車底部造成人員傷害，同時也能有效的減少碰撞對車身造成的損傷。歐盟ECE R93號法規(guī)對前下防護的要求又是非常的嚴格，國內的車輛想要出口到歐盟國家，前下防護的強度要求必須達標，且取得歐盟成員國頒發(fā)的證書。江淮某平臺輕卡就是一款面向歐洲國家開發(fā)的產品，整車最大總質量在7.5T~8.2T之間。

而目前前下防護設計一般是由一個橫桿和兩個安裝支架組成，直接通過螺栓固定在車架的下翼面，如圖1示：(1-橫桿2-安裝支架3-車架圖1前下防護安裝示意圖)，由于歐標對前下防護的強度要求極高，這類前下防護設計很難滿足其強度要求。且前下防護安裝螺栓，一般從下朝上裝配，裝配空間小，裝配不方便。另外螺栓安裝數量一般有6-8個，數量多，影響裝配效率。

圖1

針對以上前下防護設計的共性問題，本文通過一些創(chuàng)新性的方法對其進行解決，如題如下文。

1 前下防護欄設計

根據ECE R93法規(guī)對前下防護的強度要求，結合平臺車型底盤空間布置，對前下防護的結構和安裝進行創(chuàng)新性設計。

①橫桿：橫桿采用雙槽鋼拼焊而成，增加橫桿的橫向厚度t，而同時其縱向厚度b不增加，能有效降低橫桿的重量，圖2。

說明：橫桿橫向厚度的增加，能大大增強整個橫桿的剛度及強度，在碰撞的過程中，能夠有效的吸收大量的碰撞能量（碰撞能量的吸收多少更多的是取決于橫桿橫向的剛度和強度）。

圖2 橫桿結構示意圖

②內側加強支架：采用戟式結構，增加其與橫桿的接觸面積（防止接觸面積小而產生應力集中），增強橫桿外懸壁端整體強度，同時此結構保證了整個防護的輕量化，圖3。

圖3 內側加強支架結構示意圖

③加強板：提高安裝支架的強度，防止在碰撞的時候變形過大。

前下防護欄結構（1-橫桿，2-包邊，3-內側加強支架，4-安裝支架，5-加強板）如圖4示：

圖4 前下防護結構示意圖

2 前下防護的安裝

根據ECE R93對前下防護的安裝要求，本著提高安裝效能及方便性的原則，對前下防護安裝進行創(chuàng)新性布置。

①在車架下翼面焊接一個倒U型支架，圖5所示；

圖5 倒U型支架示意圖

②將原有的從下向上的螺栓安裝方式更改為橫向安裝，增大了裝配空間，另螺栓更改為非標準長螺栓(圖6)，數量由原來的6-8個減少為4個，提高了裝配效率。

圖6 長螺栓示意圖

長螺栓：有效減少螺栓的數量，等級采用10.9級，防止在碰撞過程中螺栓變形嚴重。

前下防護的裝配如圖7所示：

圖7 前下防護安裝示意圖

3 CAE強度分析

根據防護欄模型，對防護欄進行網格劃分，依據整車最大總質量對防護欄施加相應的加載力，分析結果如圖8示，能夠滿足ECE法規(guī)要求的強度。

圖8 CAE分析位移云圖(從左到右依次是P1點、P2點、P3點)

4 結論

通過采購試驗樣件，送往檢測中心進行實際測試，同樣能夠滿足法規(guī)所要求的強度，試驗數據如圖9所示。試驗后經歐盟審核，頒發(fā)了ECE認證證書。

圖9 試驗數據(從左到右依次是P1點、P2點、P3點)

[1] ECE R93 前下防護裝置的認證.

[2] 莊茁,由小川.等.基于ABAQUS的有限元分析和應用.北京:清華大學出版社,2009.

[3] 齊威.ABAQUS 6.14超級學習手冊.北京:人民郵電出版社,2017.

Front Underrun Protective Devices design for 8.2T light truck based on CAE

Wang Lianhu

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper based on the planning of light truck products on a platform in JAC,combining with the requirements of ECE R93 regulations, by innovative designs and CAE simulation analysis, which has met the requirements of European regulations.

Light Truck; Front Underrun Protective Devices; CAE; European Regulation

A

1671-7988(2018)22-52-02

U462

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1671-7988(2018)22-52-02

U462

王連虎，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.017