一種輕型卡車前下防護(hù)設(shè)計(jì)方法

王連虎，汪涵

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一種輕型卡車前下防護(hù)設(shè)計(jì)方法

王連虎，汪涵

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要闡述了前下防護(hù)的一個(gè)新的設(shè)計(jì)方法：根據(jù)法規(guī)要求，建立一個(gè)簡(jiǎn)單的前下防護(hù)基礎(chǔ)模型，然后基于CAE軟件對(duì)其分析，通過(guò)分析找出模型結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)域，然后針對(duì)其制定相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方案，對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，并再次用CAE對(duì)改進(jìn)后防護(hù)進(jìn)行分析，直至達(dá)到法規(guī)要求。

前下防護(hù)；法規(guī)；強(qiáng)度；CAE

前言

以往的前下防護(hù)設(shè)計(jì)基本上是依靠設(shè)計(jì)指南、法規(guī)并結(jié)合設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者要么依靠自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能否滿足法規(guī)要求，要么將樣件送到試驗(yàn)室試驗(yàn)驗(yàn)證，而對(duì)于前者，顯然沒(méi)有明顯的說(shuō)服力，對(duì)于后者，一旦實(shí)驗(yàn)無(wú)法通過(guò)，就需要進(jìn)行重新整改，除了付出較高的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用以及整改周期之外，最麻煩的是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不能給設(shè)計(jì)人員一個(gè)有針對(duì)性且明確的改進(jìn)方向。而利用CAE有限元仿真模擬，可以系統(tǒng)全面的告訴設(shè)計(jì)者哪些部位強(qiáng)度可以滿足要求，哪些部位較為薄弱需要加強(qiáng)，目的性強(qiáng)，且能夠有效的縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)約設(shè)計(jì)和試驗(yàn)成本。

1 建立基礎(chǔ)模型

根據(jù)《GB 7258 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》和《ECE R93 前下防護(hù)裝置的認(rèn)證》要求，建立一個(gè)能夠滿足其基本要求的模型，具體包括以下幾個(gè)方面：

①橫桿截面要求；

②安裝位置要求；

根據(jù)以上兩個(gè)條件，建立基礎(chǔ)模型如圖1所示（以江淮某8.2噸型號(hào)輕卡為例）。

圖1 基礎(chǔ)模型

2 利用CAE仿真模擬

2.1 CAE仿真

分析結(jié)果如圖2和圖3：

圖2 位移云圖

圖3 應(yīng)力云圖

從上面2張圖可以看出，前下防護(hù)橫桿邊緣位置已經(jīng)發(fā)生塑性變形，位移量和應(yīng)力極大。根據(jù)這個(gè)分析結(jié)果，制定針對(duì)性的措施，在變形較為嚴(yán)重的區(qū)域增加橫桿支撐臂和包邊，對(duì)橫桿起到一個(gè)支撐的效果，可以減少變形量，數(shù)據(jù)變動(dòng)見圖4。

圖4 改進(jìn)后前下防護(hù)

2.2 二次CAE仿真分析

分析結(jié)果如圖5和圖6：

圖5 位移云圖

圖6 應(yīng)力云圖

圖7 二次改進(jìn)后前下防護(hù)

從上面2張圖可以看出，前下防護(hù)橫桿與支撐臂接觸位置依然發(fā)生塑性變形，應(yīng)力極大，且多集中在支撐臂邊緣區(qū)域，根據(jù)這些信息可以分析產(chǎn)生應(yīng)力過(guò)大的原因?yàn)橹伪叟c橫桿接觸區(qū)域小：σ=F/S。根據(jù)這個(gè)分析結(jié)果，制定針對(duì)性的措施，增加兩者的接觸區(qū)域，數(shù)據(jù)變動(dòng)見圖7。

2.3 三次CAE仿真分析

分析結(jié)果如圖8：

圖8 分析結(jié)果

從圖8可以看出，前下防護(hù)受力分析結(jié)果能夠達(dá)到51KN，能夠滿足法規(guī)要求的41KN的要求。

3 結(jié)論

本文主要利用CAE仿真模擬技術(shù)，快速有效的模擬出前下防護(hù)在外力作用下的位移量以及應(yīng)力狀態(tài)圖，通過(guò)對(duì)兩項(xiàng)參數(shù)的分析，快速有效的找到模型的薄弱區(qū)域，從而制定針對(duì)性的改進(jìn)措施來(lái)完善產(chǎn)品模型，之后再次進(jìn)行CAE模擬分析，直到所設(shè)計(jì)的前下防護(hù)產(chǎn)品能夠達(dá)到法規(guī)要求。這種設(shè)計(jì)思路可以簡(jiǎn)化為下圖所示設(shè)計(jì)流程圖，能夠有效的縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約設(shè)計(jì)成本。

圖9

[1] GB 7258機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件.

[2] ECE R93前下防護(hù)裝置的認(rèn)證.

One method of Front Underrun Protective Devices design for light truck

Wang Lianhu, Wang Han

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

This paper most mainly expound a new way in the design of Front Underrun Protective Devices:establishing a basis model according to the regulations,then analyze the strength and displacement of rear underrun protective devices based on CAE.Find out the weak district by the analysis result,setting down a measure to reinforce it. After then analyze it again.Not finish till meetting the requirements of ECE.

Front Underrun Protective Devices; regulation; strength; CAE

A

1671-7988(2018)20-191-02

U462

A

1671-7988(2018)20-191-02

U462

王連虎，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.070