一種汽車前縱梁總成沖擊抗彎試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車安全的試驗(yàn)裝置，具體涉及前縱梁總成沖擊抗彎的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)及其試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城鄉(xiāng)居民汽車保有量的迅猛增長，道路交通事故已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)成為威脅人類生命的嚴(yán)重公害。據(jù)WHO分析預(yù)測:到2020年，道路交通事故將成為世界上僅次于心血管疾病和憂郁癥的第三大人身威脅，為此，世界各發(fā)達(dá)國都對汽車碰撞安全性做出了強(qiáng)制性要求，建立了各自的法規(guī)體系，并先后實(shí)施了新車評估體系(NCAP:New CarAssessment Program),旨在進(jìn)一步促進(jìn)汽車碰撞安全性的提高。
[0003]相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，前部碰撞造成的人員傷亡占主導(dǎo)。當(dāng)前，前部碰撞試驗(yàn)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)主要分為兩大類-100%重疊剛性墻碰撞(簡稱“正碰”)和40%重疊可變形壁障碰撞(簡稱“偏置碰”)。當(dāng)前，最為嚴(yán)格的正碰試驗(yàn)是美國US-NCAP，碰撞速度不低于56km/h ;最為嚴(yán)格的偏置碰試驗(yàn)是Euro-NCAP和美國的IIHS，碰撞速度均不低于64km/h。2012版C-NCAP正碰試驗(yàn)速度不低于50km/h，偏置碰試驗(yàn)速度不低于64km/h。
[0004]相對于正碰，偏置碰試驗(yàn)偏重于車身結(jié)構(gòu)考核，由于車輛前端主要只有一側(cè)參與抵御碰撞沖擊，并吸收能量，因此，車身前結(jié)構(gòu)、前縱梁后部變形往往很大，造成汽車防火墻侵入量過大，擠壓有限的乘員生存空間，從而危及乘員人身安全。
[0005]汽車前縱梁總成的后部結(jié)構(gòu)抗彎能力直接影響整車在遭受前方碰撞沖擊時(shí)引起的防火墻侵入量，從而影響乘員艙的結(jié)構(gòu)完整性，進(jìn)而關(guān)系乘員的碰撞生存空間。加之，汽車前縱梁通常為汽車承載負(fù)荷的主要部件，其基本特征是為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙和乘員艙零部件提供裝配位置，為滿足汽車在復(fù)雜路面行駛時(shí)各種載荷對前縱梁的影響提供足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?，因此，能夠在設(shè)計(jì)和制造過程中，充分了解和掌握前縱梁總成在各種復(fù)雜情況下的受力和變形特征，對汽車前縱梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造具有重要的意義。
[0006]目前，國內(nèi)汽車前縱梁總成的抗彎能力和變形分析還處于經(jīng)驗(yàn)借鑒和計(jì)算CAE簡單分析階段。一般地，由于汽車前縱梁總成結(jié)構(gòu)為空間“Z”字型，局部特征多式多樣，汽車的受力狀況極其復(fù)雜，不經(jīng)過實(shí)際模擬實(shí)驗(yàn)，僅利用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式和簡化的CAE模型分析難以得到更為符合前縱梁在實(shí)際前碰工況中的各種抗彎能力數(shù)據(jù)。
[0007]公告號為CN 201310094768.5的中國專利公開了一種用于偏置碰撞試驗(yàn)的縱梁結(jié)構(gòu)，縱梁為矩形截面方管，縱梁的兩端各緊固連接一個(gè)縱梁接頭，縱梁接頭也為矩形截面的方管，縱梁通過其端部與縱梁端部連接；縱梁接頭的縱向中心線與縱梁的中心線相交并形成一個(gè)小于180°的夾角。借助上述方法，使前縱梁前端在試驗(yàn)過程受到一個(gè)彎矩，模擬整車正面偏置碰撞中縱梁的表現(xiàn)，以驗(yàn)證整車正面偏置碰撞的安全性能。此法一定程度上可以替代目前的用整車進(jìn)行正面偏置碰的試驗(yàn)方法，但因?yàn)榭v梁接頭的縱向中心線與縱向的中線夾角小于180°，此夾角具體如何來定并無切實(shí)解決方案，因此，不能用于汽車前縱梁總成“Z”字型結(jié)構(gòu)的抗彎能力物理試。
[0008]公告號為CN 201320126354.1的中國專利公開了一種汽車前縱梁碰撞沖擊試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)車，設(shè)置在試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)車上的配重塊，該試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)車的一端固定有安裝前縱梁的前縱梁安裝板；其中:所述前縱梁安裝板的面板縱向方向上設(shè)置有兩條縱向調(diào)整U型滑槽，穿過縱向調(diào)整U型滑槽的螺栓將前縱梁安裝板固定在試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)車的端部；所述前縱梁安裝板的面板橫向方向上設(shè)置有兩條橫向調(diào)整U型滑槽，在橫向調(diào)整U型滑槽上通過螺栓固定有吸能裝置。此類試驗(yàn)裝置適用于前端保險(xiǎn)杠、吸能盒和“直”的縱梁前部結(jié)構(gòu)組成的子系統(tǒng)，但是，對于汽車前縱梁總成空間“Z”字型結(jié)構(gòu)，則由于沖擊試驗(yàn)裝置的可靠性問題:結(jié)構(gòu)遭受來自正前方的碰撞沖擊載荷時(shí)，前縱梁后端部與前縱梁安裝板焊接位置將萌生裂紋，產(chǎn)生張開型(I型)斷裂失效，從而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。因此，將不再適用。
[0009]公告號為CN 201110149200.X的中國專利提出了一種重型汽車邊梁式車架總成彎曲試驗(yàn)方法。該法將被測試車架固定在試驗(yàn)臺上，模擬被測試車架的各種受力情況，檢測被測試車架的受力和形變情況，并根據(jù)在規(guī)定加載次數(shù)內(nèi)被測試車架是否破損判定被測試車架彎曲試驗(yàn)是否合格。此法適于重型汽車承載時(shí)在重力方向上的抗彎特性，但不能用于檢測汽車的前縱梁總成抵御前方碰撞沖擊時(shí)的抗彎能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，制作方便的汽車前縱梁總成沖擊抗彎試驗(yàn)裝置。在滿足前縱梁總成沖擊試驗(yàn)可靠性的前提下，低成本實(shí)現(xiàn)前縱梁總成抗彎能力檢測，應(yīng)對當(dāng)前正面碰撞法規(guī)及國內(nèi)外NCAP標(biāo)準(zhǔn)對減小汽車防火墻侵入量，保障乘員生存空間和降低乘員損傷所提出日趨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種汽車前縱梁總成沖擊抗彎試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車、碰撞板、前縱梁安裝板、前縱梁總成、縱梁前端約束板和傳感器，試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車前端焊接固定有碰撞板，前縱梁總成通過前縱梁安裝板安裝在碰撞板上，縱梁前端約束板固定在前縱梁總成的前端面，其特征在于:
前縱梁總成包括左右兩個(gè)部分，左右兩個(gè)部分關(guān)于試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車縱向中平面對稱布置，左側(cè)部分是以裝車狀態(tài)前縱梁縱向中心線為軸，遵照右手法則旋轉(zhuǎn)90°，右側(cè)部分是以裝車狀態(tài)前縱梁縱向中心線為軸，逆向旋轉(zhuǎn)90° ；
傳感器設(shè)置在試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車和縱梁前端約束板對應(yīng)的前方剛性壁障上。
[0012]前縱梁總成通過前縱梁安裝板安裝在碰撞板上的方式為:碰撞板上布置有多個(gè)圓角矩形通孔，前縱梁安裝板布置有螺栓安裝孔，螺栓穿過螺栓安裝孔和圓角矩形通孔后將前縱梁總成固定在碰撞板上。
[0013]所述前縱梁總成左右兩個(gè)部分完全相同。
[0014]碰撞板上位于前縱梁安裝板的外側(cè)布置有吸能筒安裝板，吸能筒安裝板上焊接固定有吸能筒。
[0015]吸能筒安裝板上布置有螺栓安裝孔，吸能筒安裝板通過螺栓與碰撞板裝配連接。
[0016]所述試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車的左右邊梁上相對試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車縱向中平面對稱布置有配重板安裝孔，配重板安裝孔上固定有配重板。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其技術(shù)方案為采用上述試驗(yàn)裝置，驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車以特定的速度撞擊正前方的剛性壁障，布置在試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車和前方剛性壁障上的傳感器采集系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)前縱梁總成的沖擊抗彎能力檢測。
[0018]本發(fā)明具有的積極效果:本發(fā)明所述的試驗(yàn)裝置具有穩(wěn)定的撞擊慣性力，等效的慣性載荷，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠地檢測前縱梁總成承受前方碰撞沖擊時(shí)的抗彎能力；試驗(yàn)方法能保證結(jié)構(gòu)沖擊慣性力穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)物理等效的慣性載荷，確保試驗(yàn)可靠性和穩(wěn)定性。有效節(jié)省項(xiàng)目資源，低成本實(shí)現(xiàn)前縱梁結(jié)構(gòu)開發(fā)驗(yàn)證工作，縮短整車項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)周期，為主機(jī)廠提供了一種對整車前部碰撞安全性能做出有效預(yù)測的方法。
【附圖說明】
[0019]圖1是傳統(tǒng)縱梁試驗(yàn)結(jié)構(gòu)布置示意圖；
圖2為本發(fā)明汽車前縱梁總成沖擊抗彎試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明汽車前縱梁總成安裝幾何位置調(diào)整示意圖；
圖4為本發(fā)明碰撞板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【附圖說明】和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
如圖1所示，傳統(tǒng)前縱梁試驗(yàn)結(jié)構(gòu)裝置包括試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車8、試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車8的前端固定有前縱梁安裝板4，前縱梁安裝板4上焊接固定前縱梁總成3，前縱梁總成3的前端為縱梁前端約束板，傳統(tǒng)前縱梁試驗(yàn)結(jié)構(gòu)裝置的特點(diǎn)為:汽車前縱梁總成3以裝車狀態(tài)呈空間“Z”字型布置在縱向平面內(nèi)。該結(jié)構(gòu)存在可靠性問題:前縱梁總成3在試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)小車8的驅(qū)動(dòng)作用下，以一定的速度V撞擊正前方剛性壁障I，前縱梁總成3后端部與前縱梁安裝板4焊接位置將萌生裂紋并迅速擴(kuò)展，產(chǎn)生張開型(I型)斷裂失效，從而導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。
[0021]如圖2-4所示，為本發(fā)明所述的汽車前縱梁總成