1 概述

　　隨著汽車保有量的增加，汽車安全性問題越來越受到人們的關注，對汽車的被動安全性能的要求越來越高，實車碰撞試驗不但需要高昂的試驗費用，而且還需要較長的試驗周期，發現問題再改設計往往成本也是昂貴的，在設計階段對汽車進行動態模擬，可以盡早發現問題，縮短產品開發時間，節約研發費用。

　　2 GB17578《客車上部結構強度的規定》中關于側翻實驗的說明

　　a)將整車放置在一個可傾斜的平臺上，將懸架鎖止，再慢慢地傾斜到一個不穩定的平衡位置。沒有乘員約束裝置的車型，按空載質量進行測試。安裝乘員約束裝置的車型，按車輛總有效質量進行測試。

　　b)側翻試驗從該不穩定的車輛位置開始，角速度為0，圍繞車輪-地面接觸點作為旋轉軸翻轉。

　　圖1 對整車進行側翻試驗的規定

　　c)車輛翻進地溝，溝底為水平、干燥平整的混凝土撞擊平面，深度為800 mm。

　　3 RADIOSS有限元建模

　　白車身考慮成彈性體，底盤考慮成剛體，底盤和車身的連接采用彈性體，車身和車架采用殼單元，發動機、變速器、前后橋、輪胎等重量件也采用殼單元勾勒出零部件的大致形狀，但需保證其重量和質心位置與實際一致，忽略車身結構上的內飾及內飾的安裝支架、電器安裝支架、側窗玻璃、座椅、上車扶手等零件。

　　模型中考慮了主要件的質量，如動力總成、前后橋、輪胎、燃油箱、空調冷凝器、蓄電池、座椅、前風窗玻璃等，模型先根據整車技術規范要求先單獨對底盤進行質量分配，然后對整車進行質量分配，同時整車的轉動慣量滿足經驗值要求。

　　玻璃采用彈塑性易碎材料(Elastic Plastic Brittle Material)——MAT27 ，考慮了玻璃的失效。車身鈑金件采用各向同性的彈塑性材料(Elastic Plastic Piecewise Linear Material)——MAT 36，鋼板材料的通過實驗得到鋼板材料準靜態下的真實應力應變曲線，由于碰撞速度相對較小以及出于計算結果保守考慮，不考慮應變率對材料的影響，同時鋼板不考慮撕裂。

　　圖2 DC04材料應力-應變曲線

　　整個模型需做接觸的部分沒有初始穿透剛體地面與車身的摩擦系數為0.4，車身鈑金件與鈑金件之間的摩擦系數為0.2。

　　通過能量守恒定理計算出車輛在接地時繞旋轉軸的角速度，輸入至模型中。

　　圖3 有限元模型

　　4 RADIOSS計算結果

　　能量曲線：

　　圖4 模型能量曲線

　　從模型的能量曲線(圖4)可以看出，車輛從接地的瞬間開始，動能減少，內能增加，所有能量總和符合能量守恒定理，模型中沙漏能為零。

　　圖5 立柱上的點到生存空間的距離

　　圖6 變形最大時的結構變形圖

　　從該款車型的分析結果可以看出(圖5)，立柱上的點沒有侵入生存空間，同時對結構強度有影各項的件在計算中沒有考慮，如座椅、上車扶手、行李架等。由此可以確定車型完全滿足GB17578《客車上部結構強度的規定》的征求意見稿的要求。