基于HyperMesh的轻型卡车驾驶室乘员保护建模仿真

钢铁战士

　　某型轻型卡车开发过程中，针对 GB 26512 的要求，应用 Altair 公司的 HyperMesh 软件建立了对应法规要求的有限元模型，如图 1。分析模型中包含了驾驶室整体、驾驶室悬置、车架前段（在驾 驶室后围之前的部分、动力总成、转向系统、冷却系统等总成）。车身材料以 DC03 为主，车架材料 为 B510L。根据实验条件对模型中车架第一横梁左右端和车架纵梁最后端节点进行了约束。
　　

　　图1 有限元分析模型
　　

　　如图 2 所示正面撞击模型，质量为 1500kg 的刚性摆锤撞击驾驶室前部，考察驾驶室前端强度。
　　车型的设计满载质量为 6000kg，参照法规要求撞击能量应为 29.4kJ。模型中将摆锤摆放到悬垂 位置，施加初始角速度 1.8rad/s，使得摆锤初始撞击能量达到 29.4kJ。
　　

　　用 HyperView 导入驾驶室受撞击变形动画结果（图 3、图 4）。
　　摆锤撞击后，驾驶室变形较小，前翻转机构支撑臂及翻转支座发生了局部变形，连接螺栓没有发生断裂，驾驶室后悬置支架向后发生了较大位移变形，但没有发生断裂，保证了驾驶室与车架的连接，满足法规要求(图 4)。
　　

　　运用 HyperMesh 参照法规规定建立形体假人模型，将该假人模型放入变形后的驾驶室中，假人 的H 点与座椅中间位置R点重合，适当调整假人大腿、小腿和脚部。考察结果表明，驾驶员及副 驾驶假人腿部、脚部都不与驾驶室其它结构接触，证明该驾驶室完全满足法规规定的乘员生存空间的 要求（图 5）。
　　

　　本车型驾驶室完全满足GB 26512-2011 商用车驾驶室乘员保护中正面撞击试验的要求。
　　在驾驶室顶部设置一个能覆盖顶部面积的刚性平面，该刚性平面以均匀低速垂直下压驾驶室顶 部，通过考察反作用力来考察对乘员的保护能力（图 6）。
　　

　　根据法规要求，驾驶室顶部应能承受相当于车辆前部的一个轴或多个轴的最大轴荷的静载荷，本车型为 26kN 的轴荷力值。刚性平面反作用力达到该力值时，考察驾驶室乘员生存空间，结果表明驾 驶员头部距离驾驶室顶棚尚有143mm 距离，生存空间充裕，满足法规要求（图 7）。
　　

　　

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