白車身剛度強(qiáng)度測定

會(huì)計(jì)學(xué)1白車身剛度強(qiáng)度測定白車身彎扭特性對(duì)普通乘用車的重要性對(duì)車身結(jié)構(gòu)安全性的影響車身剛度直接影響車身的結(jié)構(gòu)安全性：車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求在碰撞中車身以預(yù)期的方式變形，吸收沖擊動(dòng)能，保證有限度的乘客安全空間的存在。其中，要求發(fā)動(dòng)機(jī)艙的剛度在發(fā)生碰撞時(shí)能最大限度地吸收碰撞的變形能；乘客艙的剛度盡量提高，保證乘客的安全空間。白車身彎扭特性對(duì)普通乘用車的重要性第1頁/共20頁白車身彎扭特性對(duì)普通乘用車的重要性對(duì)車身NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）性能的影響車身是一個(gè)多自由度的彈性系統(tǒng)，在外界的激勵(lì)作用下將產(chǎn)生振動(dòng)和無限多的固有振型，如果車身的整車剛度和局部剛度不合適，將會(huì)產(chǎn)生共振，使人體不適應(yīng)，還會(huì)帶來噪聲和部件的疲勞損壞，破壞車身表面的保護(hù)層和車身的密封性，從而削弱抗腐蝕性能。白車身彎扭特性對(duì)普通乘用車的重要性第2頁/共20頁白車身彎扭特性對(duì)普通乘用車的重要性對(duì)車身輕量化的影響普通乘用車車身的輕量化可以用輕量化系數(shù)來衡量，該系數(shù)=白車身質(zhì)量／(白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度×車輪輪圍面積)，白車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度與輕量化系數(shù)成反比。彎扭剛度還對(duì)白車身的材料有嚴(yán)格要求，對(duì)普通乘用車輕量化材料的選擇有重要影響。而且，車身輕量化直接影響到普通乘用車的燃油經(jīng)濟(jì)性——較好的車身剛度可以保證車身有較輕的質(zhì)量，減少風(fēng)阻系數(shù)等，有助于降低油耗，反之，如剛度不合理，難以保證車輛行駛的經(jīng)濟(jì)性，很難降低燃油消耗。白車身彎扭特性對(duì)普通乘用車的重要性第3頁/共20頁試驗(yàn)對(duì)象準(zhǔn)備試驗(yàn)用白車身可包含對(duì)象為白車身本體、風(fēng)窗玻璃(頂部風(fēng)窗)、罩蓋(及翼子板)、車門、保險(xiǎn)杠及其支架、懸架和副車架。按零部件與總體剛度關(guān)系考慮的需要或者實(shí)際情況選擇，具體如下。a.帶風(fēng)窗玻璃(項(xiàng)部風(fēng)窗)，不計(jì)其他。b.不裝風(fēng)窗玻璃、無四門兩蓋，裝有翼子板、懸架(或帶副車架)。c.僅針對(duì)白車身本體d.帶風(fēng)窗玻璃、兩蓋，不計(jì)其他等多種選擇。安裝固定方式一般有如下2種。a.不安裝前后懸架和前后橋，直接將支撐和加載裝置安裝在減振器、鋼板彈簧、螺旋彈簧處。b.安裝前后懸架和前后橋，但彈性元件如減振器和彈簧需要?jiǎng)傂曰蜴i死，在軸頭處加載。第4頁/共20頁試驗(yàn)對(duì)象載荷條件(1)彎曲加載位置在彎曲工況時(shí)，普通乘用車車身的彎曲剛度測量的加載位置通常有中央1點(diǎn)加載和按乘員、載荷加載2種方式。中央1點(diǎn)加載易于獲得普通乘用車車身的彎曲剛度值，在簡化情況下可假定車身整體是一根具有均勻彎曲剛度的簡支梁，用中央1點(diǎn)集中加載的方法求得前后軸間的彎曲剛度值。該點(diǎn)可以是前后軸中點(diǎn)連線的中間點(diǎn)、自車身質(zhì)心、前座椅后橫梁支承點(diǎn)連線的中點(diǎn)。普通乘用車車身彎曲剛度中央1點(diǎn)測量約束見圖2。第5頁/共20頁試驗(yàn)對(duì)象載荷條件按乘員、載荷加載。模擬自車身受力情況，分別在發(fā)動(dòng)機(jī)艙、乘員艙(如各座椅位置）、行李艙等，進(jìn)行分散加載。采取如下方式。a.在車前蓋、項(xiàng)蓋、后蓋上加載。b.在座椅固定處左右對(duì)稱處加載。c.分別在前、后座椅和行李箱處施加載荷。d.前、后排座椅對(duì)應(yīng)門檻梁上的4點(diǎn)加載。e.按一定的順序在發(fā)動(dòng)機(jī)艙、乘員艙、行李箱中加載。f.選擇前排座椅中點(diǎn)或B柱連接線對(duì)應(yīng)縱梁上的2點(diǎn)加載。g.選擇前、后柱中點(diǎn)連線的中點(diǎn)所在橫向截面上的2點(diǎn)加載(間距：座椅中點(diǎn))。h．選擇前座椅后橫梁所在橫向截面上的2點(diǎn)加載。i．選擇前、后座椅中的4點(diǎn)加載。第6頁/共20頁試驗(yàn)對(duì)象載荷條件(2)彎曲加載載荷彎曲剛度測試的加載力值無通用做法，但加載力值中一般要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)總成及附件、變速器總成、空調(diào)系統(tǒng)、乘員質(zhì)量、行李質(zhì)量。中央1點(diǎn)加載其彎曲載荷值可以取F=1．8X乘員艙最大荷重或按1000、2000、3000N等梯級(jí)載荷加載。按乘員載荷加載，以一定順序和大小分別施加在發(fā)動(dòng)機(jī)艙、乘員艙、行李箱中，加載大小考慮如下方面。第7頁/共20頁試驗(yàn)對(duì)象載荷條件a.發(fā)動(dòng)機(jī)艙加載值F1=發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量+變速器質(zhì)量+空調(diào)質(zhì)量b.乘員艙加載值F2=1.8X乘員艙最大載荷或者乘客質(zhì)量(60、120、180kg)c.行李箱加載值F3=行李箱最大載荷。普通乘用車車身彎曲剛度按乘員載荷加載測量約束見圖3。第8頁/共20頁實(shí)驗(yàn)用傳感器的選擇原則傳感器應(yīng)滿足動(dòng)態(tài)范圍寬、工作頻段寬、低頻性能好、靈敏度高、體積小、質(zhì)量輕的要求。與傳感器相連的信號(hào)傳輸線要處于免受扭力，拉壓力的作用，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度。第9頁/共20頁壓力傳感器壓力傳感器一般是由過程連接元件、測量電路以及差壓元件傳感器組合而成的，它可以把接收到的液體和氣體等等的壓力信號(hào)有效地轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，接著提供給調(diào)節(jié)器、記錄儀以及指示報(bào)警儀來進(jìn)行相關(guān)的過程、指示以及測量的調(diào)節(jié)。第10頁/共20頁陶瓷壓阻壓力傳感器工作原理：傳感器是具有抗腐蝕性的，它沒有經(jīng)過液體的傳遞，所受到的壓力是直接地作用在傳感器陶瓷膜片的前表面上的，這時(shí)候，陶瓷膜片就會(huì)形成很微小的形變，而厚膜電阻則是印刷在膜片的背面上的，這樣就可以連接成為一個(gè)惠斯通電橋。根據(jù)壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，可以讓電橋形成一個(gè)具有高度線性的電壓信號(hào)，它跟激隔爆溫度變送器勵(lì)電壓成正比關(guān)系、跟壓力也成正比關(guān)系。而標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)是以壓力量程的不同為依據(jù)標(biāo)定的，它能夠跟應(yīng)變式傳感器互相兼容。量程：范圍：0～30Mpa第11頁/共20頁基本特性：陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。精度：精度等級(jí)：0.5級(jí)陶瓷壓阻壓力傳感器陶瓷壓阻壓力傳感器第12頁/共20頁擴(kuò)散硅壓力傳感器工作原理擴(kuò)散硅壓力變送器通過溫度傳感器把溫度信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，再由前置放大器把此電信號(hào)放大濾波，送往CPU的A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的變換，最后由CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示及PWM輸出。原理框圖如下：被側(cè)介質(zhì)---〉傳感器---〉電子線路---〉輸出信號(hào)被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的陶瓷/擴(kuò)散硅膜片/上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微小位移，正常工作狀態(tài)下，膜片最大位移不大于0.025毫米，電子線路檢測這一位移量后，即把這一位移量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)測量信號(hào)。超壓時(shí)膜片直接貼到堅(jiān)固的陶瓷基體/擴(kuò)散硅上，由于膜片與基體的間隙只有0.1毫米，因此過壓時(shí)膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以從結(jié)構(gòu)上保證了膜片不會(huì)產(chǎn)生過大變形，該傳感器具有很好的穩(wěn)定性和高可靠性。第13頁/共20頁量程：測量范圍：-100KPa～60MPa基本特性：抗過載和抗沖擊能力強(qiáng)，過壓可達(dá)量程的數(shù)倍，甚至用硬物直接敲打測量元件也不致使其損壞，且對(duì)測量精度毫無影響。穩(wěn)定性高，每年優(yōu)于0.1%滿量程，這個(gè)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到智能型壓力儀表水平；溫度漂移小，由于取消了壓力測量元件中的中介液，因而傳感器不僅獲得了很高的測量精度，且受溫度梯度影響極小。精度：精度等級(jí)：0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)擴(kuò)散硅壓力傳感器擴(kuò)散硅壓力傳感器第14頁/共20頁白車身彎曲剛度試驗(yàn)的結(jié)果評(píng)估(1)在彎曲工況時(shí)，對(duì)于中央1點(diǎn)加載的情況可以比照簡支梁進(jìn)行核算。普通乘用車車身彎曲剛度計(jì)算見圖4。第15頁/共20頁白車身彎曲剛度試驗(yàn)的結(jié)果評(píng)估第16頁/共20頁白車身彎曲剛度試驗(yàn)的結(jié)果評(píng)估式中，EI為普通乘用車車身彎曲剛度，N·m；F為等效載荷，N；L為前后懸掛固定座支撐點(diǎn)縱向距離，m：b、a分別是前后支撐點(diǎn)與載荷的距離，m：Z為垂直方向彎曲撓度，m；X為計(jì)算Z值點(diǎn)到前支撐點(diǎn)與集中載荷的距離，m。第17頁/共20頁白車身彎曲剛度試驗(yàn)的結(jié)果評(píng)估(2)按乘員、載荷加載的普通乘用車的白車身的彎曲剛度計(jì)算，簡化為：白車身的彎曲剛度=車身彎曲等效載荷F／最大彎曲撓度Z。第18頁/共20頁白車身彎曲剛度試驗(yàn)的結(jié)果評(píng)估按前述，中央1點(diǎn)加載所選擇的點(diǎn)處于小范圍面積之內(nèi)，在非嚴(yán)格選擇條件下，試驗(yàn)中表現(xiàn)為1點(diǎn)。按乘員載荷加載時(shí)，實(shí)際載荷落在普通乘用車縱梁、地板上，在車前蓋、頂蓋、后蓋上加載與實(shí)際相差較遠(yuǎn)；以一定順序和大小、分別在發(fā)動(dòng)機(jī)艙、乘員艙、行李箱上加載，其步驟多且過程不便于控制，自車身剛性是其固有特性，沒必要用多項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果來表征：其余2點(diǎn)、4點(diǎn)加載再簡化一步，等效于中央1點(diǎn)加載。