基于CAE分析的轻卡某平台8.2T前下防护栏杆设计

王连虎



基于CAE分析的轻卡某平台8.2T前下防护栏杆设计

王连虎

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章基于江淮汽车某平台轻卡产品的规划，结合ECE R93法规对前下防护栏的要求，依托CAE仿真分析，对平台前下防护进行创新性设计，已达到欧盟法规的要求。

轻卡；前下防护栏；CAE；欧盟法规

前言

在欧洲，最大总质量≥7.5T的卡车必须加装前下防护装置。目的就是为了防止小车在发生碰撞时钻到底盘较高的卡车底部造成人员伤害，同时也能有效的减少碰撞对车身造成的损伤。欧盟ECE R93号法规对前下防护的要求又是非常的严格，国内的车辆想要出口到欧盟国家，前下防护的强度要求必须达标，且取得欧盟成员国颁发的证书。江淮某平台轻卡就是一款面向欧洲国家开发的产品，整车最大总质量在7.5T~8.2T之间。

而目前前下防护设计一般是由一个横杆和两个安装支架组成，直接通过螺栓固定在车架的下翼面，如图1示：(1-横杆2-安装支架3-车架图1前下防护安装示意图)，由于欧标对前下防护的强度要求极高，这类前下防护设计很难满足其强度要求。且前下防护安装螺栓，一般从下朝上装配，装配空间小，装配不方便。另外螺栓安装数量一般有6-8个，数量多，影响装配效率。

图1

针对以上前下防护设计的共性问题，本文通过一些创新性的方法对其进行解决，如题如下文。

1 前下防护栏设计

根据ECE R93法规对前下防护的强度要求，结合平台车型底盘空间布置，对前下防护的结构和安装进行创新性设计。

①横杆：横杆采用双槽钢拼焊而成，增加横杆的横向厚度t，而同时其纵向厚度b不增加，能有效降低横杆的重量，图2。

说明：横杆横向厚度的增加，能大大增强整个横杆的刚度及强度，在碰撞的过程中，能够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决于横杆横向的刚度和强度）。

图2 横杆结构示意图

②内侧加强支架：采用戟式结构，增加其与横杆的接触面积（防止接触面积小而产生应力集中），增强横杆外悬壁端整体强度，同时此结构保证了整个防护的轻量化，图3。

图3 内侧加强支架结构示意图

③加强板：提高安装支架的强度，防止在碰撞的时候变形过大。

前下防护栏结构（1-横杆，2-包边，3-内侧加强支架，4-安装支架，5-加强板）如图4示：

图4 前下防护结构示意图

2 前下防护的安装

根据ECE R93对前下防护的安装要求，本着提高安装效能及方便性的原则，对前下防护安装进行创新性布置。

①在车架下翼面焊接一个倒U型支架，图5所示；

图5 倒U型支架示意图

②将原有的从下向上的螺栓安装方式更改为横向安装，增大了装配空间，另螺栓更改为非标准长螺栓(图6)，数量由原来的6-8个减少为4个，提高了装配效率。

图6 长螺栓示意图

长螺栓：有效减少螺栓的数量，等级采用10.9级，防止在碰撞过程中螺栓变形严重。

前下防护的装配如图7所示：

图7 前下防护安装示意图

3 CAE强度分析

根据防护栏模型，对防护栏进行网格划分，依据整车最大总质量对防护栏施加相应的加载力，分析结果如图8示，能够满足ECE法规要求的强度。

图8 CAE分析位移云图(从左到右依次是P1点、P2点、P3点)

4 结论

通过采购试验样件，送往检测中心进行实际测试，同样能够满足法规所要求的强度，试验数据如图9所示。试验后经欧盟审核，颁发了ECE认证证书。

图9 试验数据(从左到右依次是P1点、P2点、P3点)

[1] ECE R93 前下防护装置的认证.

[2] 庄茁,由小川.等.基于ABAQUS的有限元分析和应用.北京:清华大学出版社,2009.

[3] 齐威.ABAQUS 6.14超级学习手册.北京:人民邮电出版社,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

A

1671-7988(2018)22-52-02

U462

王连虎，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.017