利用RADIOSS模拟对某客车侧翻试验仿真分析

　1 概述

　　随着汽车保有量的增加，汽车安全性问题越来越受到人们的关注，对汽车的被动安全性能的要求越来越高，实车碰撞试验不但需要高昂的试验费用，而且还需要较长的试验周期，发现问题再改设计往往成本也是昂贵的，在设计阶段对汽车进行动态模拟，可以尽早发现问题，缩短产品开发时间，节约研发费用。

　　2 GB17578《客车上部结构强度的规定》中关于侧翻实验的说明

　　a)将整车放置在一个可倾斜的平台上，将悬架锁止，再慢慢地倾斜到一个不稳定的平衡位置。没有乘员约束装置的车型，按空载质量进行测试。安装乘员约束装置的车型，按车辆总有效质量进行测试。

　　b)侧翻试验从该不稳定的车辆位置开始，角速度为0，围绕车轮-地面接触点作为旋转轴翻转。

　　图1 对整车进行侧翻试验的规定

　　c)车辆翻进地沟，沟底为水平、干燥平整的混凝土撞击平面，深度为800 mm。

　　3 RADIOSS有限元建模

　　白车身考虑成弹性体，底盘考虑成刚体，底盘和车身的连接采用弹性体，车身和车架采用壳单元，发动机、变速器、前后桥、轮胎等重量件也采用壳单元勾勒出零部件的大致形状，但需保证其重量和质心位置与实际一致，忽略车身结构上的内饰及内饰的安装支架、电器安装支架、侧窗玻璃、座椅、上车扶手等零件。

　　模型中考虑了主要件的质量，如动力总成、前后桥、轮胎、燃油箱、空调冷凝器、蓄电池、座椅、前风窗玻璃等，模型先根据整车技术规范要求先单独对底盘进行质量分配，然后对整车进行质量分配，同时整车的转动惯量满足经验值要求。

　　玻璃采用弹塑性易碎材料(Elastic Plastic Brittle Material)——MAT27 ，考虑了玻璃的失效。车身钣金件采用各向同性的弹塑性材料(Elastic Plastic Piecewise Linear Material)——MAT 36，钢板材料的通过实验得到钢板材料准静态下的真实应力应变曲线，由于碰撞速度相对较小以及出于计算结果保守考虑，不考虑应变率对材料的影响，同时钢板不考虑撕裂。

　　图2 DC04材料应力-应变曲线

　　整个模型需做接触的部分没有初始穿透刚体地面与车身的摩擦系数为0.4，车身钣金件与钣金件之间的摩擦系数为0.2。

　　通过能量守恒定理计算出车辆在接地时绕旋转轴的角速度，输入至模型中。

　　图3 有限元模型

　　4 RADIOSS计算结果

　　能量曲线：

　　图4 模型能量曲线

　　从模型的能量曲线(图4)可以看出，车辆从接地的瞬间开始，动能减少，内能增加，所有能量总和符合能量守恒定理，模型中沙漏能为零。

　　图5 立柱上的点到生存空间的距离

　　图6 变形最大时的结构变形图

　　从该款车型的分析结果可以看出(图5)，立柱上的点没有侵入生存空间，同时对结构强度有影各项的件在计算中没有考虑，如座椅、上车扶手、行李架等。由此可以确定车型完全满足GB17578《客车上部结构强度的规定》的征求意见稿的要求。