商用車前下部防護試驗方法研究

王勇哲　孫世鍵　劉偉　李旭偉

摘 要：本文對GB 26511《商用車前下部防護要求》進行了解讀。在試驗室現有試驗設備基礎上，設計了一種對商用車前下部防護進行加載的試驗方法并分享了相關試驗案例。該試驗方法對此類試驗提供了參考。

關鍵詞：前下防護 安全性能 強度 失效

Research on the Test Method of the Front Lower Protection of Commercial Vehicle

Wang Yongzhe Sun Shijian Liu Wei Li Xuwei

Abstract：This article interprets GB 26511 "Requirements for the Protection of Front Lower Parts of Commercial Vehicles". Based on the existing test equipment in the laboratory， a test method for loading the front underside protection of commercial vehicles was designed and related test cases were shared. This test method provides a reference for this type of test.

Key words：front and bottom protection， safety performance， strength， failure

1 前言

前下部防護裝置是連接在商用車車架上的由橫向構件組成的防護裝置，對車輛的安全防護、駕駛人的人身安全有著較大的影響。前下部防護裝置強度不足，在發生商用車與轎車正面碰撞時，很容易出現轎車鉆入商用車下的情況，極易造成嚴重的交通事故，威脅駕駛人人身安全。因此，該裝置不僅具有自我保護的作用，同時在發生碰撞時能夠有效提升對方車輛人員的安全以及降低對方車輛損失。

1994年，歐洲率先實施了前下部防護的法規ECE R93[1]，并把其應用在商用車前下防護的生產上，隨著世界各國逐漸意識到前下防護裝置對碰撞安全性能的重要性，都把ECE R93當做標準投入到商用車的設計當中。中國于2011年5月12日，在ECE R93的基礎上發布了符合自身實際狀況的前下部防護裝置強制性法規GB 26511《商用車前下部防護要求》[2][3]。本文依據GB 26511《商用車前下部防護要求》中試驗方法的要求，設計出了一種針對不同尺寸、形狀的前下部防護進行性能驗證的試驗方法。

2 法規解讀

2.1 適用范圍

GB 26511《商用車前下部防護要求》規定了商用車前下部防護的技術要求和試驗方法，標準使用于N2，N3類車輛。

2.2 試驗條件

可選以下方式之一進行試驗：

a.在車輛上進行;

b.在車輛底盤部分部件上進行;

c.在剛性試驗臺架上進行;

按照b，c進行試驗時，用于連接前下部防護裝置和車輛車架部件或剛性試驗臺的連接部件應與實際用來將前下部防護裝置裝到車輛上的連接部件相同。

2.3 加載點位置

1）P1點位于距離前軸輪胎最外側（不包括輪胎的變形量）相切的縱向平面200mm處;

2）P2點對稱與車輛的縱向中心平面兩側，相互之間距離為700mm～1200mm（確切位置由制造商來指定）;

3）P3點位于車輛的縱向中心平面上。P1、P2、P3點位于前下部防護橫向構件的外表面上，且在同一水平面內;

2.4 試驗載荷

試驗時應盡可能快地施加作用力，車輛或裝置應經受住至少0.2s的作用時間。對P1、P2、P3點順次加載，P1、P2左右兩側加載順序可以任意選擇，如果部件以縱向中間平面對稱，則P1和P2點可只測左右兩側中的一個點。

1）P1點施加相當于車輛最大總質量的50%的水平載荷，最大不超過80kN;

2）P2點施加相當于車輛最大總質量的100%的水平載荷，最大不超過160kN;

3）P3點施加相當于車輛最大總質量的50%的水平載荷，最大不超過80kN;

3 前下部防護臺架試驗方法介紹

根據試驗室現有試驗設備，設計了一種在剛性試驗臺架上對前下部防護裝置進行加載的試驗方法。

3.1 試驗臺架介紹

試驗臺架如下方（圖2、圖3）所示：

試驗臺架主要組成部分為：

1）600X600X800mm固定方箱

2）前下部防護試驗樣件

3）過渡工裝（連接方箱與試驗樣件）

4）直線導向工裝（根據法規要求，導軌一端裝有球鉸加載工裝）

5）MTS作動器（載荷參數：-250kN～+250kN，位移參數：-125mm～+125mm）

6）鐵地板

為方便展示試驗臺架的設計搭建流程，利用CATIA三維設計軟件進行輔助演示。

1）直線導軌及MTS作動器的高度固定為235mm，因此在軟件中先將前下部防護樣件的加載水平高度調整至235mm，如圖4所示。

2）將600X600X800mm鐵方箱放置于部件左右連接板兩側，調整位置，防止樣件與方箱發生干涉。

3）設計過渡工裝，工裝上的圓孔皆為螺紋孔，其中M20螺紋孔與方箱相連，其余尺寸螺栓孔，按照不同樣件上的要求設計，并與樣件相連。實際臺架搭建時，按照制造商的力矩要求打緊連接螺栓。如圖5。

4）方箱與部件連接后，用T型螺栓將方箱固定在鐵地板上。

試驗臺架的優勢：

1）臺架設計及搭建簡單方便。

2）根據不同尺寸的樣件，只需重新設計過渡工裝尺寸即可滿足大部分前下部防護部件的靜加載試驗。

3）固定方箱剛度高，變形小。在試驗中，能夠避免方箱的異常變形對部件造成額外的影響。

3.2 試驗加載程序設定

試驗設備為MTS直線作動器，加載程序通過MultiPurpose TastWare（MPT）軟件進行編輯。MPT是一個多用途應用軟件，供用戶編輯和運行各種試驗程序。在MPT中可以輕松創建測試序列，并在序列中任意組合命令生成與數據采集操作。加載程序分為三個階段，即加載、保載、卸載。加載與卸載速度由制造商指定，按照標準要求，保載時間設置為0.2s。試驗全過程進行時間、載荷、位移數據采集，采樣頻率為102.4Hz。根據加載力值的大小設置載荷、位移停機條件，部件出現潰縮、斷裂等異常情況時能夠及時停機，防止對樣件產生二次加載。

3.3 試驗后檢查

樣件應經受住0.2s的最大載荷作用時間，各加載作用點的最大變形量≤400mm。檢查樣件螺栓連接處，應力集中區域是否出現裂紋，異常變形等情況。檢查左右連接板與過渡工裝連接處是否出現螺栓滑移、裂紋等異常情況。

4 試驗案例

試驗樣品為某零部件企業委托的前下部防護裝置，樣品技術參數如下表所示：

根據制造商要求，對樣件進行P1、 P2點加載，加載及卸載速度5kN/s，保載0.2s，記錄載荷位移數據。試驗結果如下：

1）P1點：在加載初始階段，曲線出現小幅跳動。加載至60.6kN左右，樣件發生潰縮，樣件無法承受更大載荷，位移迅速變大，觸發程序停機限制，試驗結束。

2）P2點：最大加載載荷160.12kN，加載曲線平穩，保載0.2s，卸載后結束試驗。檢查樣件，最大變形25mm。樣件其余部位無異常情況。

5 結論

本文對GB26511《商用車前下部防護要求》進行了研讀，并介紹了一種對商用車前下部防護進行加載的試驗方法，同時分享了相關試驗案例。該試驗方法對此類試驗提供了參考。

參考文獻：

[1]ECE R29. Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regard to the Protection of the Occupants of the Cab of a Commercial Vehicle [S].

[2]GB 26511-2011.商用車前下部防護要求[S].2011.

[3]唐波.《商用車前下部防護要求》的法規解讀和設計難點[J].汽車與配件，2012（13）：18-20.

[4]陸善彬.商用車被動安全性結構設計研究[D].吉林大學，2009.