基于C-IASI无夹焊包边车顶强度试验方法研究

胡雷，王章平，范彬彬，柳惠君，李月明

(吉利汽车研究院(宁波)有限公司，浙江杭州 311228 )

0 引言

车顶强度试验是检测车顶抗压强度的一项测试方法。中国保险汽车安全指数C-IASI的测试规程中包含了该测试项目。测试规程中描述对于车顶强度试验车辆的固定是通过车辆门槛支撑系统实现的。通过门槛支持系统对门槛垂直包边进行加紧固定。但随着新能源汽车和新材料、新工艺的应用，市场上陆续出现了无夹焊包边的车型。C-IASI车顶强度试验规程里所推荐的门槛支撑系统已经不适用无夹焊包边或非垂直夹焊包边的车型。对于此，该规程内提出对于无夹焊包边的车辆或者带有非垂直凸缘角的车辆，如有必要，可以使用合适的方法固定[1-2]，但规程并未详细提及采用何种门槛支撑系统更为合适。

文中对无夹焊包边的铝合金门槛梁的车顶强度采用两种固定的方法进行试验验证，验证车顶强度试验中门槛支撑系统对试验结果的影响，并确定一种适用于无夹焊包边车型的车顶强度试验门槛支撑系统。

1 C-IASI车顶强度试验方法

1.1 车顶强度试验方法

如图1所示，车辆完成准备工作后放置在门槛支撑系统上，并进行固定。使用长为1 829 mm、宽为762 mm的载荷压板进行轴向加载。试验前压板纵轴前倾角需调节到水平向下 5°±0.5°(侧视)，横轴外倾角需调节到水平向下 25°±0.5°(前视)，如图2所示。加载压板前缘中点位于试验车辆顶部纵向中心线最前点之前(254±10)mm[2]。当一切准备工作就绪后，加载压板以约5 mm/s的速度施加载荷直至加载位移不小于127 mm，并通过加载压板上的力传感器获得行程内的力位移值曲线。

图1 右侧图

图2 前视图

1.2 门槛支撑系统

对于门槛有垂直包边的车辆，可以采用如图3所示的门槛支撑系统，将垂直包边放至在两根角钢之间，通过锥心螺栓进行紧固。但是对于没有包边的车辆，则该门槛支撑系统不适用。

图3 门槛支撑系统

1.3 车顶强度评价方法

车顶强度等级通过SWR值进行评价。根据压板位移量126.9 mm之前测得峰值载荷除以车重得到SWR值[2]。具体评级界限见表1。

表1 车顶强度评级界限

2 无包边的车顶强度试验

2.1 无包边的车顶强度试验固定方法

如图4所示，该车型门槛无夹焊包边，且其门槛宽度达到了130 mm。图3所示的门槛支撑系统不适用于该车身进行车顶强度试验。根据法规要求，对于无夹焊包边的车型，需采用合适的固定方式进行试验。对此，选用两个白车身并采用如表2所示的两种固定方式对车身进行固定后进行车顶强度试验。

图4 无包边门槛梁

表2 两种固定形式

2.2 侧围约束固定方式和门槛约束固定方式

为减少车门对试验结果的影响，两种约束方式的车顶强度试验均采用同阶段的白车身进行测试。

如图5所示，在前排座椅和后排座椅区域通过4个压板进行Z向固定，在车身两侧A柱、B柱和后纵梁3处进行Y向约束。其中A柱和B柱约束工装高度约50 cm。

图5 侧围约束示意

如图6所示，在前排座椅和后排座椅区域通过4个压板进行Z向固定，对门槛区域采用高度适中的挡块进行Y向约束。

图6 门槛约束示意

2.3 侧围约束固定方式和门槛约束固定方式测试结果比对

根据测试规程，按照5 mm/s的加载速度进行静态加载并获取对应的力位移曲线。两种约束形式下获取的力-位移曲线如图7和表3所示。

图7 力-位移对比曲线

表3 两种约束方式的测试结果对比

通过试验可以判断，两种约束方式对车身的约束效果良好，试验过程中车身未发生Y向移动。

通过力-位移数据曲线对比可以看出，采用侧围约束的试验车顶强度载荷峰值为94.35 kN大于门槛约束的载荷峰值87.13 kN。采用侧围约束测试的载荷力值整体也大于门槛约束的载荷力值，即侧围约束后的车身结构刚度偏大。

进一步分析得出，侧围约束的车顶强度试验中，尽管A柱和B柱处的约束工装高度较低，但仍然对A柱和B柱的刚度产生了一定的加强作用，导致试验过程中的载荷力峰值增大。而车顶强度试验中，A柱和B柱是主要的承载件。通过外部的约束，造成其结构刚度的增加，从而造成其载荷峰值增大。

3 结束语

文中对无夹焊包边的车顶强度试验采用了两种固定约束方法进行验证。试验结果对比显示固定约束方法对试验结果存在显著的影响，对于无夹焊包边车身的固定，在其主要受力结构件产生相关约束，会造成车顶强度试验的载荷峰值偏大。通过对比发现，采用门槛约束的方式进行车顶强度试验，能够更真实地反映车顶强度试验结果。