商用车前下部防护试验方法研究

王勇哲　孙世键　刘伟　李旭伟

摘 要：本文对GB 26511《商用车前下部防护要求》进行了解读。在试验室现有试验设备基础上，设计了一种对商用车前下部防护进行加载的试验方法并分享了相关试验案例。该试验方法对此类试验提供了参考。

关键词：前下防护 安全性能 强度 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

前下部防护装置是连接在商用车车架上的由横向构件组成的防护装置，对车辆的安全防护、驾驶人的人身安全有着较大的影响。前下部防护装置强度不足，在发生商用车与轿车正面碰撞时，很容易出现轿车钻入商用车下的情况，极易造成严重的交通事故，威胁驾驶人人身安全。因此，该装置不仅具有自我保护的作用，同时在发生碰撞时能够有效提升对方车辆人员的安全以及降低对方车辆损失。

1994年，欧洲率先实施了前下部防护的法规ECE R93[1]，并把其应用在商用车前下防护的生产上，随着世界各国逐渐意识到前下防护装置对碰撞安全性能的重要性，都把ECE R93当做标准投入到商用车的设计当中。中国于2011年5月12日，在ECE R93的基础上发布了符合自身实际状况的前下部防护装置强制性法规GB 26511《商用车前下部防护要求》[2][3]。本文依据GB 26511《商用车前下部防护要求》中试验方法的要求，设计出了一种针对不同尺寸、形状的前下部防护进行性能验证的试验方法。

2 法规解读

2.1 适用范围

GB 26511《商用车前下部防护要求》规定了商用车前下部防护的技术要求和试验方法，标准使用于N2，N3类车辆。

2.2 试验条件

可选以下方式之一进行试验：

a.在车辆上进行;

b.在车辆底盘部分部件上进行;

c.在刚性试验台架上进行;

按照b，c进行试验时，用于连接前下部防护装置和车辆车架部件或刚性试验台的连接部件应与实际用来将前下部防护装置装到车辆上的连接部件相同。

2.3 加载点位置

1）P1点位于距离前轴轮胎最外侧（不包括轮胎的变形量）相切的纵向平面200mm处;

2）P2点对称与车辆的纵向中心平面两侧，相互之间距离为700mm～1200mm（确切位置由制造商来指定）;

3）P3点位于车辆的纵向中心平面上。P1、P2、P3点位于前下部防护横向构件的外表面上，且在同一水平面内;

2.4 试验载荷

试验时应尽可能快地施加作用力，车辆或装置应经受住至少0.2s的作用时间。对P1、P2、P3点顺次加载，P1、P2左右两侧加载顺序可以任意选择，如果部件以纵向中间平面对称，则P1和P2点可只测左右两侧中的一个点。

1）P1点施加相当于车辆最大总质量的50%的水平载荷，最大不超过80kN;

2）P2点施加相当于车辆最大总质量的100%的水平载荷，最大不超过160kN;

3）P3点施加相当于车辆最大总质量的50%的水平载荷，最大不超过80kN;

3 前下部防護台架试验方法介绍

根据试验室现有试验设备，设计了一种在刚性试验台架上对前下部防护装置进行加载的试验方法。

3.1 试验台架介绍

试验台架如下方（图2、图3）所示：

试验台架主要组成部分为：

1）600X600X800mm固定方箱

2）前下部防护试验样件

3）过渡工装（连接方箱与试验样件）

4）直线导向工装（根据法规要求，导轨一端装有球铰加载工装）

5）MTS作动器（载荷参数：-250kN～+250kN，位移参数：-125mm～+125mm）

6）铁地板

为方便展示试验台架的设计搭建流程，利用CATIA三维设计软件进行辅助演示。

1）直线导轨及MTS作动器的高度固定为235mm，因此在软件中先将前下部防护样件的加载水平高度调整至235mm，如图4所示。

2）将600X600X800mm铁方箱放置于部件左右连接板两侧，调整位置，防止样件与方箱发生干涉。

3）设计过渡工装，工装上的圆孔皆为螺纹孔，其中M20螺纹孔与方箱相连，其余尺寸螺栓孔，按照不同样件上的要求设计，并与样件相连。实际台架搭建时，按照制造商的力矩要求打紧连接螺栓。如图5。

4）方箱与部件连接后，用T型螺栓将方箱固定在铁地板上。

试验台架的优势：

1）台架设计及搭建简单方便。

2）根据不同尺寸的样件，只需重新设计过渡工装尺寸即可满足大部分前下部防护部件的静加载试验。

3）固定方箱刚度高，变形小。在试验中，能够避免方箱的异常变形对部件造成额外的影响。

3.2 试验加载程序设定

试验设备为MTS直线作动器，加载程序通过MultiPurpose TastWare（MPT）软件进行编辑。MPT是一个多用途应用软件，供用户编辑和运行各种试验程序。在MPT中可以轻松创建测试序列，并在序列中任意组合命令生成与数据采集操作。加载程序分为三个阶段，即加载、保载、卸载。加载与卸载速度由制造商指定，按照标准要求，保载时间设置为0.2s。试验全过程进行时间、载荷、位移数据采集，采样频率为102.4Hz。根据加载力值的大小设置载荷、位移停机条件，部件出现溃缩、断裂等异常情况时能够及时停机，防止对样件产生二次加载。

3.3 试验后检查

样件应经受住0.2s的最大载荷作用时间，各加载作用点的最大变形量≤400mm。检查样件螺栓连接处，应力集中区域是否出现裂纹，异常变形等情况。检查左右连接板与过渡工装连接处是否出现螺栓滑移、裂纹等异常情况。

4 试验案例

试验样品为某零部件企业委托的前下部防护装置，样品技术参数如下表所示：

根据制造商要求，对样件进行P1、 P2点加载，加载及卸载速度5kN/s，保载0.2s，记录载荷位移数据。试验结果如下：

1）P1点：在加载初始阶段，曲线出现小幅跳动。加载至60.6kN左右，样件发生溃缩，样件无法承受更大载荷，位移迅速变大，触发程序停机限制，试验结束。

2）P2点：最大加载载荷160.12kN，加载曲线平稳，保载0.2s，卸载后结束试验。检查样件，最大变形25mm。样件其余部位无异常情况。

5 结论

本文对GB26511《商用车前下部防护要求》进行了研读，并介绍了一种对商用车前下部防护进行加载的试验方法，同时分享了相关试验案例。该试验方法对此类试验提供了参考。

参考文献：

[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.商用車前下部防护要求[S].2011.

[3]唐波.《商用车前下部防护要求》的法规解读和设计难点[J].汽车与配件，2012（13）：18-20.

[4]陆善彬.商用车被动安全性结构设计研究[D].吉林大学，2009.