重型货车驾驶室顶压强度研究

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某重型卡车驾驶室顶部强度仿真分析

ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＲｏｏｆＳｔｒｅｎｇｔｈｆｏｒａＬｏｒｒｙＣａｂＬＶＣｈａｎｇ，ＦＵＹｕａｎ－ｆａｎｇ，ＸＩＡＮＧＹｕ
（ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｓｔｎｉｔ￣ｅ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｄｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬｉｕｚｈｏｕＧｕａｎｇｘｉ５４５００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｈｙｐｅｒｍｅｓｈ，ＬＳ — Ｄｙｎａ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｍａｎｄ
ｏｆＥＣＥＲ２９ — ０２ｔｅｓｔｆｏｒｔｈｉｓｒｏｏｆｏｆｌｏｒｒｙｃａｂｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｓｏｌｖｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｄｏｎｅｏｒｆａｈｅａｖｙ
・
机械研究与应用・２０１３年第２期（第２６卷，总驶室顶部强度仿真分析

车顶抗压强度分析报告

车顶抗压强度分析报告1.概述1.1汽车车顶抗压汽车在高速公路行驶时若发生翻滚事故，将会对乘员造成致命的伤害。

为了保护乘员的安全，一方面要依靠车内的安全设施，另一方面也要依靠汽车顶部结构件的抵抗变形的能力。

若汽车顶部结构件强度不够，滚翻时车顶受到来自于地面的巨大冲击载荷作用，将会产生较大的变形，从而对车内的乘员造成伤害。

因此有必要对车顶的抗压强度进行分析。

1.2使用软件说明目前，在关于汽车碰撞安全性的研究方法中，使用比较成熟的是多刚体动力学法。

在仿真模拟汽车碰撞时，目前广泛使用的计算机仿真软件有MADYMO、LS-DYNA、PAM-CRASH等。

由于仿真软件MADYMO能够将多体动力学和有限元相互结合计算，且模型建立过程较为简单，节约时间，且仿真结果精确，本文将利用多刚体软件MADYMO研究正面偏置碰撞驾驶员的安全性。

MADYMO软件介绍荷兰TNO道路设计车辆研究院于1975年通过结合多体动力学（MB-Multi Body）和显式动态有限元（FE）研发出多体动力学软件MADYMO（Mathematical Dynamic Model），结构如错误!未找到引用源。

所示。

由于该软件建模容易、计算快捷、仿真精确，广泛应用于各种交通事故和研究汽车碰撞过程中乘员行为表现的分析。

MADYMO建立的模型一般包括几个系统，这些系统又包括多刚体和有限元部分。

多刚体模块用于汽车内外饰结构、动力系统、驱动系统等模型的建立，主要用于汽车宏观结构的模拟。

有限元模块用于汽车气囊和座椅等汽车碰撞时对人体安全有影响的变形部件的建模。

模型中还有一些部件由多刚体模块和有限元模块的耦合组成，如混合式安全带是多刚体部分和与假人身体接触的有限部分两部分组成。

MADYMO软件包含最全面且都经过严格验证的假人库，这也是MADYMO 和其他计算机仿真软件相比最大的优势之一，正确的假人模型可以更好的模拟汽车碰撞过程中乘员的运动行为，仿真结果更加接近真实数值。

基于Workbench的重型货车驾驶室强度分析

基于Workbench的重型货车驾驶室强度分析Workbench是一款广泛使用的有限元分析软件，可以用于各种复杂的结构强度分析，包括汽车、飞机、桥梁等。

在传统的重型货车中，驾驶室的结构设计关乎到驾驶员的安全和舒适性。

基于Workbench的强度分析可以帮助设计师评估驾驶室的结构，预测其在碰撞或其他意外情况下的变形和破坏情况，从而指导结构设计和改进。

在进行驾驶室强度分析时，需要先建模。

模型的建立可以通过CAD软件导入几何信息，或者通过Workbench自带的建模工具进行。

在建模时应考虑到驾驶员的坐姿和驾驶员面对的真实环境，例如仪表板、座椅、方向盘、挡风玻璃等。

在建立了模型之后，我们可以设置边界条件和荷载，仿真分析。

边界条件包括固定边界和自由边界。

固定边界是指模型某些部分被固定不动，自由边界是指模型某些部分可以相对运动。

荷载是模拟模型实际运行中承受的重力、悬挂等力，以及各种速度、加速度、倾斜等复杂的载荷情况。

为了保证结果准确，我们需要使用适当的有限元网格划分技术。

网格密度应当在精度和计算效率之间平衡，以获得更好的结果。

在完成网格划分后，我们可以进行强度分析。

强度分析可以根据拉伸、压缩和剪切等作用确定每个网格点的应力状态和应变状态，以评估材料的承载能力和变形情况。

结果表明，Workbench可以优化重型货车驾驶室的强度和减轻结构重量，同时确保驾驶员的安全。

通过分析，我们可以确定关键点和可能存在的短板，并对结构进行调整和优化，帮助实现最佳的结构性能。

总的来说，基于Workbench的重型货车驾驶室强度分析可帮助设计师预测驾驶室在碰撞或其他意外情况下的承载能力和变形情况，指导结构设计和优化。

这种分析方法是目前世界各地广泛使用的，能够显著提高结构性能和强度。

在重型货车驾驶室强度分析中，我们需要考虑各种承载和变形情况，并对驾驶室结构的材料和几何形状进行评估。

以下是相关的数据分析：1. 材料强度数据不同的材料具有不同的强度和可靠性，这对于设计者来说是非常重要的考虑因素。

载货汽车驾驶室轻量化设计研究

载货汽车驾驶室轻量化设计研究发布时间：2022-10-10T07:56:12.884Z 来源：《科技新时代》2022年7期作者：李欣星[导读] 载货汽车整体重量较大，在行驶过程中不仅会增加油耗，李欣星泰安航天特种车有限公司，山东省泰安市，271000，摘要：载货汽车整体重量较大，在行驶过程中不仅会增加油耗，还存在着一定的安全性问题，为此做好载货汽车的轻量化设计具有重要意义。

在载货汽车驾驶室轻量化设计中，需要构建驾驶室的有限元模型，对驾驶室进行顶压、前压以及后压工况的仿真分析，从而获取驾驶室的应力分布与变形情况，以此为基础对其进行优化处理。

因此，本文将对载货汽车驾驶室轻量化设计方面进行深入地研究与分析，并结合实践经验总结一些措施，以期能够对相关人员有所帮助。

关键词：载货汽车；驾驶室；轻量化；设计方案；优化措施根据当前汽车对石油资源的消耗占比调查证明，载货汽车消耗占据汽车整体消耗量的70%左右，且我国自主生产的载货汽车相比于国外同类型汽车而言，平均油耗高出10%左右，对汽车产业发展产生了很大负面影响，为此需要加强载货汽车的轻量化设计研究，结合相关数据分析，汽车自身重量每减少10%，油耗能够降低8%左右，符合国家节能减排战略的基本需求。

在载货汽车轻量化设计中，汽车驾驶室的轻量化设计具有重要作用，且相比于其他结构而言驾驶室轻量化设计更为简单。

1载货汽车驾驶室有限元模型构建1.1模型建立有限元模型包括驾驶室自身车身的有限元模型、支架系统模型、车门系统模型以及内饰有限元模型等。

在驾驶室有限元模型中，自身有先有模型等都为薄壁结构，划分为四节或三节点壳单元；前下横梁划分为梁单元；连接支座划分为8节点六面体单元、六节点五面体单元或四节点四面体单元。

整体驾驶室模型分为10个总称，包括前围、后围以及车门等；分总成内部和各分总称之间采用的连接单元为CWELD 单元以及RBE2与BEAM单元。

模型单元数为571044，节点数为592266，焊点数为7278[1]。

某重型卡车驾驶室顶部强度仿真分析

某重型卡车驾驶室顶部强度仿真分析吕偿;傅源方;向宇【摘要】基于有限元前处理软件Hypermesh、LS-DYNA,对某重型卡车驾驶室进行有限元建模、求解、分析.按照ECER29-02验证该驾驶室顶部受压时是否满足法规规定的强度要求.仿真结果表明,驾驶室顶部受压后的变形情况完全符合法规规定要求,根据仿真实验结果对应力集中及承受载荷能力较弱构件提出了改进意见,使驾驶员在翻车事故中有足够的生存空间.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2013(026)002【总页数】3页(P21-22,26)【关键词】驾驶室;顶部强度;hypermesh;LS-dyna;有限元仿真;法规【作者】吕偿;傅源方;向宇【作者单位】广西工学院汽车与交通学院,广西柳州 545006【正文语种】中文【中图分类】TH2211 引言为降低汽车事故中的人员和财产损失，欧洲各国制定了统一的欧洲经济共同体指令和欧洲经济委员会法规，对汽车构造及使用做出了相应严格的规定，随着车辆安全相关法规的制定、改进和完善，目前已经形成了美国FMVSS系列和欧洲EEC和ECE系列为代表的两大车辆安全法规体系，该体系包括车辆事故预防、碰撞伤害保护及其他用以提高汽车碰撞安全性的规则，并对具体测试方法和检测标准进行了详细规定［1－3］。

经大量研究表明，车顶强度偏弱是汽车在发生翻滚后，车顶受到冲击载荷发生大变形的同时侵入驾驶室，使驾驶员生存空间变小，从而对驾驶员造成致命伤害的直接原因，由此可见在汽车发生翻滚后，车顶强度直接决定了驾驶员生还的几率［4］。

国外已经对汽车碰撞安全性的CAE分析做了许多的研究，而国内对汽车驾驶室碰撞安全性CAE分析与研究还处在起步阶段，笔者对某重型卡车驾驶室按照欧洲经济委员会《关于对商用车驾驶室乘员保护方面的车辆认证的统一规定》(ECER29－02)法规进行了其顶部强度压溃实验的安全性数值分析，采用有限元前处理软件Hypermesh建立有限元仿真模型，使用LS－DYNA进行仿真计算求解，验证其顶部强度压溃安全性，并对仿真结果提出了改进意见。

重卡驾驶室研究报告V2.0

重卡驾驶室研究报告---宽体系列V2.0驾驶室形式定义重卡驾驶室按车身宽度划分为宽体、窄体系列，集瑞联合重卡驾驶室系列规划也分为宽体和窄体两大系列。

本研究报告是第一期，研究规划宽体驾驶室；窄体驾驶室研究列入第二期研究报告。

一、按车身长度定义1. 单排驾驶室（SHORT)，也称标准驾驶室1.单排驾驶室（SHORT)，也称标准驾驶室驾驶室只有驾驶员一排座椅，座椅后部空间长度在200mm之内，仅留少许座椅靠背的调节，驾驶室总长度一般在1750mm以内。

2. 1.25排驾驶室（MEAN)，也称中长驾驶室介于单排与1.5排驾驶室长度之间，座椅后部空间宽度在400-500mm之间，即可布置卧铺，也可作为储物区布置。

其驾驶室总长度一般在1900-2050mm之间。

3. 1.5排驾驶室（LONG)，也称加长驾驶室驾驶室内除了驾驶员座椅外，后部布置双层卧铺，卧铺宽度在600mm以上，驾驶室总长度一般在2050-2500mm之间。

国外也称为卧铺（夜间）型驾驶室。

4. 双排驾驶室(CREW)，也称工作队型驾驶室驾驶室内前后有两排座椅或其他特殊布置，主要用于市政消防等专用车领域。

驾驶室形式定义二、按车身高度定义1.低顶（LOW)，也叫平顶驾驶室内高一般在1650mm以内。

3.高顶（HIGHLINE)驾驶室内高一般在1800-2100mm之间。

2.中顶（NORMAL)驾驶室内高一般在1650-1750mm之间。

4.超高顶（TOPLINE)驾驶室内高一般在2200mm以上，该驾驶室主要在用于欧美市场。

目录一、国内主流厂家驾驶室形式调查二、国际著名品牌重卡驾驶室形式调查三、工程车驾驶室长度形式分析一、国内主流厂家驾驶室形式调查1. 解放驾驶室2.东风驾驶室3.重汽驾驶室44.华菱驾驶室解放J6P驾驶室J6P驾驶室宽度2490mm，分为平顶单排、平顶排半、高顶双卧三种规格。

其中高顶可以选装导流罩。

1、平顶单排驾驶室（双人座椅，无卧铺）匹配在自卸车和水泥搅拌车，以工程类运输为主。

卡车驾驶室顶盖强度仿真分析.kdh

汽
动副模拟。
穿透。初始穿透的存在将会导致错误的计算结
果[5]。
车
1.3 载荷、约束施加
根据 ECE R29 法规的要求，驾驶室顶盖要
2 计算结果及分析
能承受最大前轴载荷（最大 10t），并保证有足够的生存空间。顶盖强度试验是通过一个刚性平板加载。整个加载过程是以很低的速度进行的，可以认为是准静态过程。
由于加载过程为准静态过程，也就不存在应变率
在刚性平板加载过程中，为防止不同部件
效应的问题。刚性平板使用 20 号材料模型 *MAT_RIGID，其材料参数如下：密度为 7.83E3 kg/m3，弹性模量为 210GPa，泊松比为 0.3。
之间相互穿透或者部件产生大变形时本身产生穿透，应对可能接触部件表面之间的接触类型以及与接触相关的一些参数进行定义。自动单
图 4 为顶盖静压过程中刚性平板与驾驶室
可以不致产生动力效应。经过不断尝试，加载速度
的接触力变化曲线。该轻卡的最大前轴载荷为
为 1mm/ms 时，可以很好地模拟准静态加载过程。 20.62kN，由图 4 可知，当加载过程进行到 70ms
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《北京汽车》2008.No.6
·卡车驾驶室顶盖强度仿真分析·
文章编号：１００２－４５８１（２００８）０６－００３５－０３
·卡车驾驶室顶盖强度仿真分析·
卡车驾驶室顶盖强度仿真分析
牛玉峰 1，鲍际平 1，吴阳年 2 NIU Yu-feng1，BAO Ji-ping1，WU Yang-nian2
（1.北京林业大学工学院，北京 100083；2.简式国际汽车设计（北京）有限公司，北京 102206）
Ls-Dyna 采用的求解方法为显式积分方法，只要积分时间步长小于所要求的临界时间步长， Ls-Dyna 就可以用于准静态问题的模拟分析，并

商用车驾驶室强度试验要求研究与分析

商用车驾驶室强度试验要求研究与分析王登峰;刘丽亚;苏玉萍;仲崇红;唐洪斌【摘要】对比分析了欧洲、瑞典及美国关于商用车驾驶室强度试验要求的国际法规,针对我国采用的现行欧洲法规ECE R29-02中正面摆锤撞击试验及180°滚翻顶盖准静压试验与实际车辆碰撞事故不符之处,解析了现行ECE R29-02与其修订案ECE R29-03的差异,并进一步研究分析了修订案ECE R29-03新增加的正面A柱摆锤撞击试验、驾驶室侧面摆锤20°撞击试验.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2010(000)010【总页数】4页(P50-53)【关键词】商用车;驾驶室;强度试验;法规【作者】王登峰;刘丽亚;苏玉萍;仲崇红;唐洪斌【作者单位】吉林大学;吉林大学;中国第一汽车集团公司技术中心;中国第一汽车集团公司技术中心;中国第一汽车集团公司技术中心;中国第一汽车集团公司技术中心【正文语种】中文【中图分类】U463.811 前言目前,国际上关于商用车驾驶室强度试验的法规体系有联合国欧洲经济委员会ECE R29[1]、瑞典国家法规VVFS 2003：29[2]、美国工程师协会标准SAE J2420[3]和SAEJ2422[4]。

中国、俄罗斯及印度等国家采用ECE R29，瑞典汽车公司中斯堪尼亚（SCANIA）和沃尔沃（VOLVO）等执行 VVFS 2003：29，美国执行SAE J2420和 SAE J2422。

2 商用车驾驶室强度试验国内、外法规对比分析我国法规采用欧洲现行法规ECE R29-02，此法规对新定型产品自2011年7月1日实施。

法规对驾驶室强度试验要求包括正面摆锤撞击试验、180°顶盖准静压试验、后围准静压试验。

其中，正面摆锤撞击试验模拟两车追尾碰撞情况，矩形刚性摆锤的尺寸相当于前面车辆货箱的平均高度和宽度；顶盖准静压试验模拟车辆发生180°滚翻时，硬地面对驾驶室顶盖的压力，加载力相当于前轴最大轴荷；后围准静压试验模拟车辆发生撞击时，货箱货物前冲撞击驾驶室后围情况，加载力将货物前冲的动能转化为静压载荷。

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关键词：货车；驾驶室；压强度顶ＡｔｄｎｔｅＲｏｆＣｒｓｔｅｇｈｏａｙＴｃｂＳｕｙｏｈｏｕｈＳｒｎｔｆａＨｅｖｒｋＣａｕ
ＸｉＱｉｇｉＺａｏｐｎ，ｏＹｏｌ＆Ｌｈｙｎｅｎｘ，ｈｏＹｕｉｇＧｕｕｉｉｉｏｇＺ
ｐｓｉｅｓｆｔｅｕａｉｎｓｆｒｔｕｋｒｅｉｗｅａｓｖａｅｙｒｇｌｔｏｏｒｃｓａｅｒｖｅｄ．Ｔｈｎｔｅｔｓｓｏｈｏｆｃｓｔｅｇｈｏｒｃａｒｏ — ｅｈｅｔｎｔｅｒｏｒｈｓｒｎｔｆａｔｋｃｂａｅｃｎｕｕ
（东风汽车有限公司东风商用车技术中心，汉武４０５３０６）
［摘要］总结了货车常见事故类型，回顾了具有较大影响力的货车被动安全法规；针对我国即将实施的《商用车驾驶室乘员保护》法规以及出口认证的需求，行了某型货车驾驶室顶压强度试验，进并在此基础上进行了仿真分析对比。仿真与试验结果比较一致，明该驾驶室符合法规要求。证
一一一1oy70kn广00025005007501012015o1702022时间步图5驾驶室承载曲线a加载7t时变形b加载10时变形图6仿真中驾驶室整体变形a试验中后围焊点处外鼓b仿真中后围焊点处外鼓图7驾驶室后围焊点处变形图8驾驶室正面变形加舳加0z芒r辑憾万方数据?1184?汽车工程2009年第3l卷第12期通过对仿真加载完毕后座椅面与车顶内板转向柱盘与座椅间距离的测量认为试验后驾驶室生存空间足够
作为最大的发展中国家，比之下我国高速公相
路上的货车混入率远高于发达国家，高达４％ｌ。５５Ｊ因此我国货车相关事故发生率较高。正是在此背景
下我国制定了商用车被动安全法规— — 《用车驾商
驶室乘员保护》。与此同时在国内市场趋于饱和的情况下，各货车生产企业积极开拓国外市场，满足国外更严格的货车安全法规是货车企业无法回避的问
ＤｎｆｇＣｍｅｃｌＶｈｃｅｈｉｌｅｔｏｇｅｇＭｏｒｏＬｄ，Ｗｕａ４０５ｏｇｅｏｍｒａｅｉｅＴｃｎａｎｅｏｎｆｔ．，ｔ．ｎｉｌｃＣｒｆＤｎｏＣｈｎ３０６
［ｓａｔＣｍｍｎｔｅｆｒｃｒｆｃａｃｄｎｓａｅｓｍｍｒｅｎｏｏｌｗｄｉｌｆｅｔｌＡｂｔｃ］ｏｏｙｓｏｕｋｔｉｃｉｅｔｒｕａｉｄａｄｓｍｅｗｒｉｅｈｇｙｉｌｎｉｒｐｔａｚｄｈｎｕａ
Ｋｅｙｗｏｄｒｓ：ｔｕｋ；ｃｂ；ｒｏｆｃｕｈｔｅｔｒｃａｏｒｓｓｒｎｇｈ
题。某重型货车驾驶室顶部静压强度研究就是在这
月吾Ｊｌ
种背景下开展的。
相对于轿车而言，车乘员损伤风险较小，货同时货车被他车造成的损伤数量相对较少。尽管如此，各国汽车界对货车安全性也越来越重视，极探索积各种方法评估和改善货车安全性］。货车制造商采用众多的主、动安全策略来减少，些策略包括改善驾驶视野、这吸能的前部结构、行人预警、三点式安全带和安全气囊等。
１货车事故及被动安全法规
１１货车事故．
常见的货车事故形态包括翻滚、冲出路面、固与
定物碰撞以及与其他车辆碰撞Ｊ。其中翻滚事故可能因单车冲出路面而发生，可能是与其他车辆也
或障碍物碰撞后引发的再次事故，发生率较高；其与
其他车辆或障碍物的碰撞事故可以按货车受损部位
分为正面碰撞、碰撞和侧面碰撞。特别是在与轿后
２００９年（３卷）ｌ第１第２期
汽车工程ＡｔｔｅＥｇｅｒｇｕｍｏｖｎｉｅｉｏｉｎｎ
２０（ｏ．１Ｎ．２０９Ｖ１）ｏ１３
２０２０９４２
重型货车驾驶室顶压强度研究
谢庆喜，幼平，赵郭友利，李智勇
ｄｃｅｕｔｄ，ａｍｉｇａｈｅｒｑｉｅｎｓｏｈｅｕａｉｎｏｂＯｃｕｐｎｏｅｔｏｏｍｍｅｃａｈｉｌｓｔｅｅ — ｉｎｔｔｅｕｒｍｅｔｆｔｅｒｇｌｔｆＣａｃａｔＰｒｔｃｉｎｆｒＣｏｏｒｉｌＶｅｃｅｏｂｎｆｒｅｏｎａｄｃｒｅｐｏｄｎｘｏｔａｔｅｔｃｔｏｏｃｄｓｏｎｏｒｓｎｉｇｅｐｒｕｈｎｉａｉｎ．Ｂａｅｎｔｅｅ，ａｃｍｐｒｔｖｉｌｔｎａａｙｉｓｐｅｆｒｄｓｄｏｈｓｏａａｉｅｓｍｕａｉｎｌｓｓｉｒｏｍｅｏｗｉｅｕｔｑｉｇｅｓｗｉｈｔｓｔｔａｒｓｌｕｔａｒｅｔｅｔｄａａ，ｉｉａｉｇｔａｈａｓｉｃｏｄｎｅｗｉｅｕａｉｎｒｑｒｍｅｔ．ｈｅｎｄｃｔｎｈｔｔｅｃｂｉｎａｃｒａｃｔｒｇｌｔｏｅｕｉｅｎｓｈ