论文部分内容阅读
客车侧翻碰撞过程中车身变形形态的主控因素是车身上部结构连接部分分布的塑性铰（hinges）：①侧围与顶盖的连接部分；②门窗立柱与腰梁的连接部分；③侧围立柱与地板的连接部分。对这些塑性铰变形特征和应力分布的研究，有助于揭示车身变形与主控塑性铰变形的内在联系，对改进主控塑性铰的承载能力，提高车身的侧翻安全性均有着重要的理论指导意义。本文以门窗立柱与腰梁连接部分的局部T型接头为研究对象，通过分类调查选取四种典型的接头形式。运用统计学方法对采集的数据进行分析和处理。应用位移减小系数φ和应力减小系数比较四种接头模型的承载能力及模型2八组试验对比模型1的刚度变化和强度变化；应用位移差量Δ DXM和位移差率φ’、应力差量ΔSXM和应力差率ψ’比较八组试验中相邻两组试验的刚度变化和强度变化；应用材料使用面积增量平方根ΔS1/2和材料使用质量增长率说明材料使用增加量的变化；通过变形指数DI、最大位移△Dmax、最终位移△Dult、峰值加速度amax及对应时刻ta、最大内能Emax和最终内能Eult及对应的时刻tE比较应用模型2的车身骨架封闭环与应用模型1的车身骨架封闭环的侧翻安全性。研究结果表明，不同接头模型的承载能力有着显著差异，结构尺寸对接头承载能力的影响非常大，模型2的应用提高了车身骨架封闭环的侧翻安全行。主要研究结论：（1）客车门窗立柱和侧围立柱满足薄壁杆的尺寸特征，当客车侧翻时它们仅承受弯曲载荷，故可以运用薄壁梁理论对它们进行受力分析；由于最大弯矩发生在门窗立柱与腰梁的连接部分，这部分的弯曲正应力最大，因此需要采用变截面设计；（2）变形指数DI和接触穿透法能较好地反映车身的变形情况，可以定量地评价乘员生存空间受侵入的程度；（3）模型2与其它三种接头模型相比其承载能力更好；（4）模型2在拱高h为70143.5mm的范围内其承载能力随结构尺寸的增大而线性增大，拱高h每增加10.5mm，位移减小0.302857mm，应力减小2.32857MPa；（5）在拱高h为70143.5mm的范围内，材料使用面积增量的平方根仅为76147mm，材料使用质量增量仅为0.09080.3396Kg，由此可知材料消耗的增加和车身重量的增加非常细微，可以忽略不计；（6）材料厚度对接头承载能力的影响非常小，1.5mm与2.5mm之间的刚度变化仅为3.13%，强度变化仅为1.41%；（7）模型2的应用有效地提高了车身骨架封闭环的侧翻安全性。