王連虎，汪涵

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一種輕型卡車前下防護設(shè)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(shè)計方法：根據(jù)法規(guī)要求，建立一個簡單的前下防護基礎(chǔ)模型，然后基于CAE軟件對其分析，通過分析找出模型結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)域，然后針對其制定相對應(yīng)的優(yōu)化方案，對模型結(jié)構(gòu)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(shè)計基本上是依靠設(shè)計指南、法規(guī)并結(jié)合設(shè)計者的設(shè)計經(jīng)驗進行設(shè)計。設(shè)計者要么依靠自己的經(jīng)驗來判定所設(shè)計的產(chǎn)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(jié)果不能給設(shè)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(shè)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(shè)計時間，節(jié)約設(shè)計和試驗成本。

1 建立基礎(chǔ)模型

根據(jù)《GB 7258 機動車運行安全技術(shù)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(chǔ)模型如圖1所示（以江淮某8.2噸型號輕卡為例）。

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)這個分析結(jié)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(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(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)力過大的原因為支撐臂與橫桿接觸區(qū)域?。害?F/S。根據(jù)這個分析結(jié)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(jié)果如圖8：

圖8 分析結(jié)果

從圖8可以看出，前下防護受力分析結(jié)果能夠達到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在外力作用下的位移量以及應(yīng)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(chǎn)品模型，之后再次進行CAE模擬分析，直到所設(shè)計的前下防護產(chǎn)品能夠達到法規(guī)要求。這種設(shè)計思路可以簡化為下圖所示設(shè)計流程圖，能夠有效的縮短設(shè)計周期，節(jié)約設(shè)計成本。

圖9

[1] GB 7258機動車運行安全技術(shù)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