论文部分内容阅读
随着我国乘用车被动安全标准的相继颁布和实施,近年来国产乘用车的被动安全性开发设计水平有了显著提升;但对商用车的被动安全性研究工作刚刚开始,相关国家标准尚未实施。因此,对商用车驾驶室被动安全性进行系统、深入的仿真分析和实车试验研究,对于提高我国自主品牌商用车被动安全性技术水平,增强其在国际市场上的竞争力,改善商用车司乘人员保护性能,具有重要理论意义和实用价值。本文结合国家863项目课题“高品质重型商用车集成开发先进技术”,针对某商用车驾驶室在出口认证中按欧洲现行法规ECE R29-02做正面撞击及顶盖压力试验中暴露出的设计结构问题,建立驾驶室被动安全性的有限元仿真分析模型,采用LS-DYNA软件按照法规试验要求进行驾驶室被动安全性的仿真分析,并通过与实车试验结果对比,验证了所建模型的有效性。同时,针对正面撞击过程中驾驶室前悬置断裂问题进行拓扑优化结构改进设计,对地板、前围及后围进行结构加强改进设计,并通过实车试验验证了结构改进方案的可行性。本文进一步结合所在单位科研项目“新一代商用车策划”,在未来五年后,商用车出口欧洲必须通过新法规ECE R29-03的试验认证,对已通过现行法规ECE R29-02认证的驾驶室,按照ECE R29-03进行仿真分析,研究在撞击和加载试验工况下驾驶室整体结构强度、刚度、力的传递路径和被动安全性,经过多轮仿真分析和结构改进,结果表明:驾驶室蒙皮(内、外板)在碰撞和加载过程当中仅发挥很小的承载作用,而支撑蒙皮的驾驶室骨架(纵、横加强梁构成的框架)是整个驾驶室主要承载部件,合理的骨架结构设计和力学传递路径是保证驾驶室满足被动安全性要求的技术关键。本文通过对某商用车驾驶室被动安全性进行深入、系统的仿真分析与试验研究,完成的主要研究工作如下:1.分析了欧洲、美国和瑞典国际法规关于商用车驾驶室被动安全性试验要求之间的差异,比照了ECE R29现行法规与新法规的主要技术要求,为我国商用车研发及出口提供了借鉴。2.应用OptiStruct软件进行拓扑结构优化改进设计,解决了驾驶室前悬置断裂实际问题,实现了有效利用CAE方法快捷解决设计结构问题的目的。3.采用有限元仿真分析与实车试验相结合的方法,提出了采用整体框架式结构的驾驶室及其合理的力传递路径设计,能有效提高滚翻事故中的驾驶室整体抗撞性。4.提出了在驾驶室前端增加碰撞吸能器的方法,通过仿真分析验证了其有效的吸能作用,是减小正面碰撞驾驶室结构变形的有效方案。5.提出采用填充增强胶与增大A柱截面相结合的方法,解决了A柱撞击试验中A柱严重变形问题,确定了既考虑驾驶室轻量化、又满足抗撞性要求相兼容的较理想途径。6.通过新法规ECE R29-03三种顶盖摆锤撞击方式仿真试验比较分析,提出了在试验室内进行商用车被动安全性试验的简单易行的试验方法,对现有试验设备的有效利用及改造具有一定的指导作用。本文研究结果对我国自主研发的商用车被动安全性达到国际先进水平提供了基础。对商用车被动安全性国家标准的建立和完善有一定的参考和实用价值