CN104568363B - 一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验方法及装置：其包括上端的锤头装置，B柱的夹具装置和底端的导轨装置，其特征在于：锤头装置包括锤头导轨(2)、锤头导轨T形槽(2‑1)、梯形锤头螺栓(4)、上固定螺母(3)、下固定螺母(5)和锤头(6)；B柱的夹具装置包括：夹具支架(10)、连接柱(8)、限位销钉(7)和橡胶垫片(9)；导轨装置包括地面导轨(11)、地面导轨凹形槽(11‑1)、紧固螺母(12)和T形螺栓(13)；本发明的试验装置可以自由安装在落锤机上，安装简单方便。其装置中B柱的夹具部分可以根据B柱的形状尺寸进行调整位置，具有很高的灵活性，可以根据B柱的空间位置，在导轨上进行自由移动。

Description

一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验方法及装置

技术领域

本发明涉及一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验方法及装置，尤其涉及一种快速检测汽车B柱总成耐撞性能的试验方法及装置。

背景技术

在汽车发生侧面碰撞过程中，人体受到严重伤害甚至致命的主要部位为胸部、腹部和骨盆，所以侧面碰撞法规和标准规定的整车碰撞试验中多以假人的胸部、腹部和骨盆的伤害值进行评价。作为侧围结构的主要承力和吸能部件，B柱的主要作用是保护乘员生存空间和降低乘员损伤，其在碰撞过程中的侵入量和侵入速度则直接关系到整车的侧面耐撞性。所以轿车侧面碰撞安全开发中B柱总成的耐撞性与轻量化设计非常关键，以往是根据整车碰撞试验和整车碰撞仿真结果对B柱结构做出改进和优化，但是上述方法往往分析规模大，开发周期长，耗费成本高。

目前汽车侧面耐撞性开发中要满足一定的耐撞性星级目标，这样就要求各个承力部件相应达到各自的耐撞性要求，而一般对B柱总成进行耐撞性研究时，主要通过对B柱的准静态三点弯曲和四点弯曲试验来进行，然而B柱在准静态实验与实际汽车中的碰撞时的受力情况不一样，汽车侧面碰撞是一个动态冲击问题，B柱在承受碰撞力的时候，其受力状态异常复杂。而基于能量控制的落锤冲击试验可以很好得模拟这种瞬态的冲击过程，在很大程度上可以反映出B柱在受冲击载荷情况下的变形模式和吸能量，同时在一定程度上也可以再现B柱在侧面碰撞中的真实变形模式，选择动态的碰撞冲击试验来分析B柱就显得尤为重要。

进行传统的动态冲击试验时，将实验试件固定的位置进行夹紧固定，然后用落锤机进行碰撞冲击，然而往往冲击时和试件接触的位置是固定的，不能自由调整冲击时的位置以及冲击点的数量。如专利201310628794.1中所描述的一种静动态四点弯实验装置，其不能自由地调整冲击点的位置和数量。又如专利201310629409.5中四点弯曲试验夹具，其不能自由的改变压辊的位置和数量，只能在固定的位置进行移动。

因此有必要提出一种专门的B柱动态冲击碰撞试验方法和装置，可以自由改变锤头位置和数量，以便低成本、快速化地对B柱性能进行多工况检测及后续优化设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速检测汽车零部件耐撞性能的试验方法及装置，尤其涉及一种快速检测汽车B柱总成耐撞性能的试验方法及装置，可以自由安装在落锤试验机上，对B柱进行动态冲击试验，可以更好地根据B柱在侧面碰撞时受到的真实受力和变形模式来进行实验和分析，可以根据B柱的形状和试验具体要求来调整实验装置的位置，从而可以通过该实验装置进行B柱防撞性能的低成本和高效检测验证以及后续的优化和设计。

本发明的技术方案是提供了一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置：其包括上端的锤头装置，B柱的夹具装置和底端的导轨装置，其特征在于：

锤头装置包括锤头导轨、锤头导轨T形槽、梯形锤头螺栓、上固定螺母、下固定螺母和锤头；

B柱的夹具装置包括：夹具支架、连接柱、限位销钉和橡胶垫片；

导轨装置包括地面导轨、地面导轨凹形槽、紧固螺母和T形螺栓；

锤头导轨通过连接螺栓与压力机或落锤机连接；在锤头导轨设有一锤头导轨T形槽，梯形锤头螺栓在锤头导轨T形槽中移动并控制锤头的位置；通过对下固定螺母和上固定螺母进行旋转，产生一定的预紧力，使锤头相对于梯形锤头螺栓和锤头导轨固定；

B柱的夹具装置设置在地面导轨的两端，其中，夹具支架具有凹槽，用以安放连接柱和橡胶垫片，B柱则通过焊接方式与连接柱相连；连接柱放置于夹具支架的凹槽中，其中连接柱与夹具支架之间有弹性橡胶垫片；连接柱上设置有限位销钉，限位销钉通过夹具支架凹槽两侧的通孔插入，对连接柱进行限位约束，使连接柱在进行B柱碰撞试验时不能向上运动；连接柱下端设置弹性橡胶垫片，B柱在受到冲击时会有向下的一个运动；

夹具支架安放在地面导轨上，通过地面导轨凹形槽中的T形螺栓进行连接；

地面导轨通过螺栓固定在地面上；地面导轨上有两个地面导轨凹形槽，每个地面导轨凹形槽中有两个T形螺栓，T形螺栓下端能够自由地在地面导轨凹形槽中滑动，上端则插入夹具支架凹槽的通孔中，由紧固螺母拧紧后，使T形螺栓和夹具支架相连接，并约束T形螺栓的滑动，进而起到限位和固定的作用。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明所提供的B柱动态冲击碰撞试验装置，可以自由安装在落锤机上，安装简单方便。其装置中B柱的夹具部分可以根据B柱的形状尺寸进行调整位置，具有很高的灵活性，可以根据B柱的空间位置，在导轨上进行自由移动。

(2)本发明所提供的B柱动态冲击碰撞试验装置，其B柱通过焊接与固定柱相连接，然后固定柱与夹具相连接，且在固定柱的下端有橡胶弹性元件，该橡胶元件可以与整车仿真进行刚度匹配，在进行撞击时，该弹性元件可以给B柱在垂直方向上一定的自由度，使B柱的冲击碰撞试验更加符合实际情况，更好地反映出B柱在侧碰时的变形吸能特性。

(3)本发明所提供的B柱动态冲击碰撞试验装置，其两个锤头部分，可以根据B柱的几何形状，来调整高度，使锤头在对B柱开始进行碰撞冲击时更加贴近B柱的形状，使实验更加符合真实情况、更加准确。可以根据实验的要求来调整两个锤头之间的距离，满足多工况下不同撞击点位置的要求。可以拆卸锤头，只保留一个锤头来进行汽车零部件的动态冲击碰撞试验。

附图说明

图1所示为B柱四点弯动态试验机整体示意图；

图2所示为试验机锤头部分主视图和左视图；

图3所示为试验机B柱夹具部分和地面导轨组合示意图；

图4所示为试验机夹具支架三视图；

图5所示为试验机B柱与夹具支架组合示意图；

图6所示为试验地面导轨示意图；

其中：1-落锤机连接螺栓，2-锤头导轨，2-1锤头导轨T形槽，3-上固定螺母，4-梯形锤头螺栓，5-下固定螺母，6-锤头，7-限位销钉，8-连接柱，9-橡胶垫片，10-夹具支架，10-1凹槽，11-地面导轨，11-1地面导轨凹形槽，12-紧固螺栓，13-T形螺栓，14-B柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行进一步说明和描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护范围。

本发明所提供的一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置,不仅仅用于B柱的耐撞性能的动态撞击试验，也可以用于车身其他零部件的耐撞性分析。下面将就B柱为试验试件进行本实施例的说明。

如图1所示，本发明实施例中提供的一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置示意图，由三部分组成，分别是：上端的锤头装置，B柱的夹具装置，底端的导轨装置。

如图2所示，锤头装置由以下组成：锤头导轨2、锤头导轨T形槽2-1、梯形锤头螺栓4、上固定螺母3、下固定螺母5、锤头6。

如图4和图5所示，B柱夹具装置由以下组成：夹具支架10、连接柱8、限位销钉7、橡胶垫片9。

如图6所示，导轨装置由以下组成：地面导轨11、地面导轨凹形槽11-1、紧固螺母12、T形螺栓13。

具体的，如图2所示，锤头导轨2通过连接螺栓1可以和压力机以及落锤机自由连接。在锤头导轨2内有一锤头导轨T形槽2-1，用于梯形锤头螺栓4在锤头导轨T形槽2-1中进行移动，梯形锤头螺栓4头部是圆形，便于在锤头导轨T形槽2-1中旋转，且通过该螺栓的移动，可以控制锤头6的位置。

梯形锤头螺栓4和锤头6通过锤头内的螺纹孔相连接，在螺栓上有上下两个固定螺母。如图2所示，由于梯形锤头螺栓4呈梯形状，且上端是圆形，可以在锤头导轨2中进行自由旋转，在对锤头6高度进行调整时，保持锤头6位置不变，通过旋转梯形锤头螺栓4，控制锤头6的上升和下降。根据实验要求调整好锤头6高度之后，对下固定螺母5进行旋转，产生一定的预紧力，使锤头6相对于梯形锤头螺栓4更加固定。根据试验时B柱14的大小和撞击的位置，锤头6的位置需要进行调整。通过对梯形锤头螺栓4在锤头导轨2的锤头导轨T形槽2-1中的滑动，来进行锤头6位置的控制。在确定合适的锤头6位置后，通过旋转螺栓上的上固定螺母3，拧紧上固定螺母3，使其对锤头导轨2产生足够的预紧力，限制梯形锤头螺栓4在锤头导轨2中进行移动，并使其固定。由于梯形锤头螺栓4与锤头相连接，进而通过调节梯形锤头螺栓4的位置来控制锤头6对B柱14试件撞击时的位置。如图2所示，根据试验要求，可以通过锤头6的安装与拆卸来完成锤头数量的改变，对B柱14进行三点接触冲击试验和四点接触冲击试验。

具体的，如图3、图4和图5所示，在地面导轨11上左右两端各有一个B柱14的夹具装置。其中，夹具支架10有一凹槽10-1，用以安放连接柱8和橡胶垫片9，B柱14则通过焊接和连接柱8相连。夹具支架10安放在地面导轨11上，通过地面导轨凹形槽11-1中的的T形螺栓13进行连接，具体的如图3和图5所示。B柱14与连接柱8进行连接后，连接柱8放置于夹具支架10的凹槽10-1中，其中连接柱8与夹具支架10之间有弹性橡胶垫片9。连接柱8可以根据B柱两端尺寸的不同而选用不同的B柱尺寸，连接柱8上面有限位销钉7，限位销钉7通过夹具支架10凹槽10-1两侧的通孔插入，对连接柱8进行限位约束，使其在进行B柱碰撞试验时不能向上运动。由于连接柱8下端有弹性橡胶垫片9，B柱14在受到冲击时会允许有向下的一个运动，允许B柱14向下有一定的自由度，这样可以更好地符合B柱14侧碰时等的实际情况。夹具支架10的凹槽10-1下端有四个通孔，用于地面导轨凹形槽11-1中T形螺栓13的连接。

具体的，如图6所示，地面导轨11可以通过螺栓固定在地面上。地面导轨11上有两个地面导轨凹形槽11-1，每个地面导轨凹形槽11-1中有两个T形螺栓13，T形螺栓13下端可以自由地在地面导轨凹形槽11-1中滑动，上端则插入夹具支架10凹槽的通孔中，由紧固螺母12拧紧后，使T形螺栓13和夹具支架10相连接，并且可以约束T形螺栓13的滑动，起到限位和固定的作用。由于B柱14的大小和形状不同，则进行试验时需要根据实验要求来调整夹具的位置。通过地面导轨11中的T形螺栓13的滑动，可以控制T形螺栓13的位置，进而可以改变B柱14夹具的位置。

本发明还提供了利用检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置进行冲击试验的方法，其过程包括以下步骤：

步骤1、将锤头装置通过连接螺栓1和落锤机相连接。

步骤2、将实验所用B柱14的两端分别和连接柱8通过焊接相连接。

步骤3、分别将已经和B柱14相连的两个连接柱8放置于夹具支架10的凹槽中，其中在凹槽底部和连接柱8之间放置弹性橡胶垫片9。

步骤4、将限位销钉7贯穿夹具支架10凹槽两侧之间的通孔，限制连接柱8的向上移动，起到限位固定作用。

步骤5、根据B柱14的长度以及空间位置，调整夹具在地面导轨11上的位置。首先，使地面导轨11上的T形螺栓13处于松弛状态；其次，根据实验要求使T形螺栓13在地面导轨11的地面导轨凹形槽11-1中进行滑动，直至合适位置；最后，旋转T形螺栓13上的紧固螺母12，产生足够的预紧力，使夹具支架10和T形螺栓13以及地面导轨11紧密接触固定，不能滑动。

步骤6、移动落锤机，使其下降到锤头6可以与B柱14相接处。由于B柱14不是规则形状，需要调整两个锤头6的高度，使其保证在撞击时可以分别和B柱14表面同时接触。首先，使下固定螺母5处于松弛状态，保持锤头6位置正确且不变，通过旋转梯形锤头螺栓4，使锤头6位置上下移动，直至正确接触B柱14表面。然后保持B柱14位置不动，旋转下固定螺母5，使其和锤头6完全拧紧。

步骤7、根据实验对B柱14侧碰撞击点位置要求的不同，需要调整锤头6在锤头导轨2中的位置。首先，使上固定螺母3处于松弛状态；根据实验要求在锤头导轨2中滑动梯形锤头螺栓4，来调整锤头6的空间位置；最后，在滑移至合适位置后，旋转上固定螺母3，产生足够的预紧力，使梯形锤头螺栓4和锤头导轨2之间无相对滑动，完全固定。

步骤8、在调整好锤头6以及夹具位置后，上升落锤机至实验要求高度，进行对B柱14的碰撞试验。

本实施例中，锤头部分可以通过螺栓与螺纹孔连接的方式自由安装在落锤机上，可以根据B柱的形状来调节两个锤头的高度，使其在碰撞瞬时可以保证两个锤头同时和B柱相接触，具有很高的灵活性和可操作性。根据B柱长度的不同，可以对B柱两端的夹具位置进行调节。根据不同整车中B柱最大变形位置的不同和B柱总成各个关键点侵入量考核的要求，可以自由调节两个锤头之间的位置，以满足B柱不同撞击点位置下的吸能变形模式，灵活度高。由于在B柱的夹具中增加了弹性橡胶垫片，该橡胶元件的刚度也可以与整车侧面碰撞中B柱上下接头的刚度进行匹配，在发生碰撞时，给B柱向下有一定的自由度，可以更好地还原B柱在真实车身中发生撞击时的受力情况。

装置本身具有很高的灵活性，两个锤头可以自由装卸，通过改变锤头的数量，可以实现对B柱的动态冲击碰撞试验。本发明装置不仅限于对B柱的耐冲击碰撞试验，可以应用于其他车身结构以及新材料和新结构的动态力学性能测试以上实施例只是本发明一部分，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置：其包括上端的锤头装置，B柱的夹具装置和底端的导轨装置，其特征在于：

锤头装置包括锤头导轨(2)、锤头导轨T形槽(2-1)、梯形锤头螺栓(4)、上固定螺母(3)、下固定螺母(5)和锤头(6)；

B柱的夹具装置包括：夹具支架(10)、连接柱(8)、限位销钉(7)和橡胶垫片(9)；

导轨装置包括地面导轨(11)、地面导轨凹形槽(11-1)、紧固螺母(12)和T形螺栓(13)；

锤头导轨(2)通过连接螺栓(1)与压力机或落锤机连接；在锤头导轨(2)设有一锤头导轨T形槽(2-1)，梯形锤头螺栓(4)在锤头导轨T形槽(2-1)中移动并控制锤头(6)的位置；通过对下固定螺母(5)和上固定螺母(3)进行旋转，产生一定的预紧力，使锤头(6)相对于梯形锤头螺栓(4)和锤头导轨(2)固定；

B柱(14)的夹具装置设置在地面导轨(11)的两端，其中，夹具支架(10)具有凹槽，用以安放连接柱(8)和橡胶垫片(9)，B柱(14)则通过焊接方式与连接柱(8)相连；连接柱(8)放置于夹具支架(10)的凹槽中，其中连接柱(8)与夹具支架(10)之间有弹性橡胶垫片(9)；连接柱(8)上设置有限位销钉(7)，限位销钉(7)通过夹具支架(10)凹槽两侧的通孔插入，对连接柱(8)进行限位约束，使连接柱在进行B柱碰撞试验时不能向上运动；连接柱(8)下端设置弹性橡胶垫片(9)，B柱(14)在受到冲击时会有向下的一个运动；

夹具支架(10)安放在地面导轨(11)上，通过地面导轨(11)的地面导轨凹形槽(11-1)中的T形螺栓(13)进行连接；

地面导轨(11)通过螺栓固定在地面上；地面导轨(11)上有两个地面导轨凹形槽(11-1)，每个地面导轨凹形槽(11-1)中有两个T形螺栓(13)，T形螺栓(13)下端能够自由地在地面导轨(11)的地面导轨凹形槽(11-1)中滑动，上端则插入夹具支架(10)凹槽的通孔中，由紧固螺母(12)拧紧后，使T形螺栓(13)和夹具支架(10)相连接，并约束T形螺栓(13)的滑动，进而起到限位和固定的作用。

2.根据权利要求1所述的检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置，其特征在于：夹具支架(10)的凹槽下端有四个通孔，用于地面导轨凹形槽(11-1)中T形螺栓(13)的连接。

3.根据权利要求1所述的检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置，其特征在于：通过地面导轨(11)中的T形螺栓(13)的滑动，控制T形螺栓(13)的位置，进而改变B柱(14)夹具支架(10)的位置。

4.根据权利要求1所述的检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置，其特征在于：通过对梯形锤头螺栓(4)在锤头导轨(2)的锤头导轨T形槽(2-1)中的滑动，实现锤头(6)位置的控制。

5.检测汽车零部件耐撞性的动态冲击试验装置进行冲击试验的方法，其过程包括以下步骤：

步骤1、将锤头装置通过连接螺栓(1)和落锤机相连接；

步骤2、将实验所用B柱(14)的两端分别和连接柱(8)通过焊接方式连接固定；

步骤3、分别将已经和B柱(14)相连的两个连接柱(8)放置于夹具支架(10)的凹槽中，其中在凹槽底部和连接柱(8)之间放置弹性橡胶垫片(9)；

步骤4、将限位销钉(7)贯穿夹具支架(10)凹槽两侧之间的通孔，限制连接柱(8)的向上移动；

步骤5、根据B柱(14)的长度以及空间位置，调整夹具在地面导轨(11)上的位置；

步骤6、移动落锤机，使其下降到锤头(6)可以与B柱(14)相接处；调整两个锤头(6)的高度，使两个锤头(6)在撞击B柱(14)时和B柱(14)表面同时接触；

步骤7、根据实验对B柱(14)侧碰撞击点位置要求的不同，调整锤头(6)在锤头导轨(2)中的位置；

步骤8、在调整好锤头(6)以及夹具位置后，上升落锤机至实验要求高度，进行对B柱(14)的碰撞试验。

6.根据权利要5所示的进行冲击试验的方法，其特征在于，步骤5通过以下方式来完成：

首先，使地面导轨(11)上的T形螺栓(13)处于松弛状态；

其次，根据实验要求使T形螺栓(13)在地面导轨(11)的地面导轨凹形槽(11-1)中进行滑动，直至合适位置；

最后，旋转T形螺栓(13)上的紧固螺母(12)，产生预紧力，使夹具支架(10)和T形螺栓(13)以及地面导轨(11)紧密接触固定，不能滑动。

7.根据权利要5所示的进行冲击试验的方法，其特征在于，步骤6通过以下方式来完成：

首先，使下固定螺母(5)处于松弛状态，保持锤头(6)位置正确且不变，通过旋转梯形锤头螺栓(4)，使锤头(6)位置上下移动，直至正确接触B柱(14)表面；

然后保持B柱(14)位置不动，旋转下固定螺母(5)，使其和锤头(6)完全拧紧。

8.根据权利要5所示的进行冲击试验的方法，其特征在于，步骤7通过以下方式来完成：

首先，使上固定螺母(3)处于松弛状态；

然后，根据实验要求在锤头导轨(2)中滑动梯形锤头螺栓(4)，来调整锤头(6)的空间位置；

最后，在滑移至合适位置后，旋转上固定螺母(3)，产生预紧力，使梯形锤头螺栓(4)和锤头导轨(2)之间无相对滑动，完全固定。