王連虎，汪涵

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一種輕型卡車前下防護設計方法

王連虎，汪涵

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要闡述了前下防護的一個新的設計方法：根據(jù)法規(guī)要求，建立一個簡單的前下防護基礎模型，然后基于CAE軟件對其分析，通過分析找出模型結構的薄弱區(qū)域，然后針對其制定相對應的優(yōu)化方案，對模型結構進行加強，并再次用CAE對改進后防護進行分析，直至達到法規(guī)要求。

前下防護；法規(guī)；強度；CAE

前言

以往的前下防護設計基本上是依靠設計指南、法規(guī)并結合設計者的設計經驗進行設計。設計者要么依靠自己的經驗來判定所設計的產品能否滿足法規(guī)要求，要么將樣件送到試驗室試驗驗證，而對于前者，顯然沒有明顯的說服力，對于后者，一旦實驗無法通過，就需要進行重新整改，除了付出較高的實驗費用以及整改周期之外，最麻煩的是實驗的結果不能給設計人員一個有針對性且明確的改進方向。而利用CAE有限元仿真模擬，可以系統(tǒng)全面的告訴設計者哪些部位強度可以滿足要求，哪些部位較為薄弱需要加強，目的性強，且能夠有效的縮短設計時間，節(jié)約設計和試驗成本。

1 建立基礎模型

根據(jù)《GB 7258 機動車運行安全技術條件》和《ECE R93 前下防護裝置的認證》要求，建立一個能夠滿足其基本要求的模型，具體包括以下幾個方面：

①橫桿截面要求；

②安裝位置要求；

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

圖1 基礎模型

2 利用CAE仿真模擬

2.1 CAE仿真

分析結果如圖2和圖3：

圖2 位移云圖

圖3 應力云圖

從上面2張圖可以看出，前下防護橫桿邊緣位置已經發(fā)生塑性變形，位移量和應力極大。根據(jù)這個分析結果，制定針對性的措施，在變形較為嚴重的區(qū)域增加橫桿支撐臂和包邊，對橫桿起到一個支撐的效果，可以減少變形量，數(shù)據(jù)變動見圖4。

圖4 改進后前下防護

2.2 二次CAE仿真分析

分析結果如圖5和圖6：

圖5 位移云圖

圖6 應力云圖

圖7 二次改進后前下防護

從上面2張圖可以看出，前下防護橫桿與支撐臂接觸位置依然發(fā)生塑性變形，應力極大，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生應力過大的原因為支撐臂與橫桿接觸區(qū)域小：σ=F/S。根據(jù)這個分析結果，制定針對性的措施，增加兩者的接觸區(qū)域，數(shù)據(jù)變動見圖7。

2.3 三次CAE仿真分析

分析結果如圖8：

圖8 分析結果

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

3 結論

本文主要利用CAE仿真模擬技術，快速有效的模擬出前下防護在外力作用下的位移量以及應力狀態(tài)圖，通過對兩項參數(shù)的分析，快速有效的找到模型的薄弱區(qū)域，從而制定針對性的改進措施來完善產品模型，之后再次進行CAE模擬分析，直到所設計的前下防護產品能夠達到法規(guī)要求。這種設計思路可以簡化為下圖所示設計流程圖，能夠有效的縮短設計周期，節(jié)約設計成本。

圖9

[1] GB 7258機動車運行安全技術條件.

[2] ECE R93前下防護裝置的認證.

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股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.070