黄超群

摘 要：文章以减速台车的波形发生器为对象，研究了波形发生器中吸能钢板长度、减速台车初速度对吸能钢板的加速度曲线的影响。在此基础上，以座椅动态试验的加速度曲线为目标曲线，进行了真实的台车碰撞试验和计算机模拟试验，试验得到的加速度曲线与目标加速度曲线是吻合的，可见对波形发生器的研究是有效的，该研究成果可以降低汽车碰撞试验成本和缩短研发时间。关键词：减速台车;波形发生器;加速度曲线中图分类号：U284.7  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）02-89-03

Abstract： Taking the waveform generator of the deceleration sled as the object of study， this paper studies the influence of the length of the energy absorbing steel plate and the initial speed of the deceleration sled on the acceleration curve of the energy absorbing steel plate in the waveform generator. On this basis， taking the acceleration curve of seat dynamic test as the target curve， the real car crash test and computer simulation test are carried out. The acceleration curves obtained from the tests are in agreement with the target acceleration curve. It is obvious that the research on waveform generator is effective， and the research results can reduce the car crash test. Test cost and shorten R&D time.Keywords： Deceleration sled; Waveform generator; Acceleration curveCLC NO.： U284.7  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）02-89-03

前言

由于减速台车的配置价格和维护成本低，其试验结果能达到国内外法规或者标准的要求，也能再现不同法规标准规定的实车碰撞曲线，因而在国内外各企业或机构得到了广泛使用。但是减速台车模拟实车碰撞曲线存在着较大难度，需要具有比较精确的计算手段和调试经验，才能较准确地模拟再现^[1，2]。

本文以减速度台车为研究对象，研究了碰撞曲线生成器中吸能钢板长度、减速度台车初速度对加速度曲线的影响，在此基础上，以座椅动态试验的加速度曲线为目标曲线，进行了真实的台车碰撞试验和计算机模拟试验，试验得到的加速度曲线与目标加速度曲线是吻合的，可见对波形发生器的研究是有效的，该研究成果可以降低汽车碰撞试验成本和缩短研发时间。

1 减速台车波形发生器结构

台车试验系统包含两大部分：第一部分是台车框架，用于承载各试验样品;第二部分是吸能装置即波形发生器，用于产生碰撞过程中需要的加速度。台车吸能装置是台车系统中的核心，其通过钢板的不同组合和排列方式得到不同的阻力，从而产生各种加速度曲线。图1为波形发生器的结构简图。

2 波形发生器的参数分析

2.1 钢板长度的影响

波形发生器的吸能钢板为常见的国标冷轧钢板，钢板的泊松比为0.3，屈服极限强度为215Mpa。波形发生器中安装的吸能钢板厚度为3mm，宽度为80mm，钢板长度在600 mm至1500 mm之间。

图2为不同长度的单片钢板加速度-位移特性曲线（碰撞初速度为16m/s）。由图2可知，各种长度的钢板均在位移约为150 mm时，减速度达到最大值，约为2.7g（图2中A点）。当减速度达到最大值后至在钢板脱离前，其减速度几乎维持在2.7g。当钢板脱离时，钢板产生的加速度迅速降低，且钢板越长，维持稳定减速度的位移也越长，其减速效果越明显。值得注意的是，图中有两个关键参数：钢板产生的最大减速度2.7g及此时钢板的位移150mm，这对于后续钢板的布置非常重要。

2.2 碰撞初速度的影响

为了获得碰撞初速度对钢板加速特性的影响，仿真了不同碰撞初速度对长度为1500 mm的单片钢板减速度特性的影响，结果如图3所示。随着碰撞初速度的减小，单片钢板产生的最大减速度值略有减小，但影响比较小，碰撞初速度每减小2 m/s，最大减速度值减小约0.05 g;但碰撞初速度对钢板达到最大减速度值的位移几乎没有影响（如图3中A处所示）。

3 座椅动态试验加速度曲线再现

3.1 目标加速度曲线

ECER17（GB15083）中要求座椅动态试验减速度至少20g，并且20g持续时间至少为30ms。标准没有要求减速度曲线达到20 g的时刻，因此下限是可以沿着时间轴前后移动的^[3]。目标加速度曲线和下限曲线见图4。

3.2 吸能钢板布局

目标曲线峰值为22g，持续时间为30ms，目标曲线在到达A点之前，加速度成直线上升，到达A点的时刻为20ms。根据图2和图3，布置9块吸能钢板，在前3排每排布置3块，见图5所示。

3.3 试验以及仿真结果

按照图5中布局，进行真实的碰撞试验和计算机仿真试验，得到的曲线见图6所示。从图中看出试验曲线与仿真曲线吻合比较好，试验曲线在20g以上的带宽比仿真曲线宽，曲线峰值比仿真约低0.2g，总的带宽比仿真曲线小。但是不管是试验曲线还是仿真曲线，它们都和目标曲线比较接近，并且完全都在标准要求的下限之上，满足标准要求。

4 结论

本文研究了减速台车波形发生器的吸能钢板长度、减速台车初速度对加速度曲線的影响，在此基础上，并以座椅动

态试验的加速度曲线为目标曲线，进行钢板布局设计，并进行了真实的台车碰撞试验和计算机模拟试验，试验得到的加速度曲线与目标加速度曲线是吻合的。通过波形发生器中钢板不同布局再现加速度曲线的方法，不但可以满足ECER17（GB15083）台车碰撞试验，还可以满足其他法规要求，甚至可以根据厂家提供的碰撞曲线进行相应的台车模拟和曲线再现，为汽车开发和设计节约时间和降低试验风险。

参考文献

[1] 葛如海，穆青，陈晓东.汽车模拟碰撞吸能器的仿真分析及试验[J].江苏大学学报，2006，27（4）：324-327.

[2] 胡玉梅，曾繁林，张科峰等.台车试验中钢板布置的研究[J].汽车工程，2012，34（6）：496-501.

[3] GB15083-2006汽车座椅、座持固定装置及头枕强度要求和试验方法[S].