客车侧翻仿真中初始位置选取对结果的影响

酒军亮， 赵立新， 詹国臣， 王小伟， 梁奇伟

(1.金龙联合汽车工业(苏州)有限公司， 江苏 苏州 215026;2.陆军装备部驻南京地区军代局， 上海 200031)

随着GB 17578—2013《客车上部结构强度要求及试验方法》[1]的强制实施，采用计算机仿真方法代替实车进行侧翻试验验证，因其具有周期短、成本低和风险小的优点，成为各大客车厂家首选的认证方法。由于仿真精度是决定结果是否有效的重要因素，所以针对计算机仿真精度方面的研究显得尤为重要。本文对客车侧翻仿真分析中的初始条件选取进行深入研究。

1 侧翻仿真初始条件确定

依据GB 17578—2013[1]的要求，侧翻试验车辆从临界侧倾位置开始，在重力作用下翻滚撞击到地面，通过窗立柱变形量来判定乘员生存空间的侵占情况。在未接触地面前，车体没有发生塑性变形，不是关注的重点。在仿真分析中为提高仿真效率，目前大多选取车体刚接触地面的瞬间作为仿真的初始时刻，而该 “瞬时”位置的初始角速度目前又大多采用以下方法计算：

客车从临界侧倾位置到接触地面的瞬间，设质心的垂直位移为Δh，Δh=h1-h2,h1、h2分别为客车在临界侧倾位置和接触地面瞬间的质心离地高；客车在临界侧倾位置的角速度为ω0(此时车辆绕自身翻转轴的角速度为0。本文考虑侧翻台架角速度≤5°/s的要求[1]，设置ω0为5°/s(0.087 rad/s)以得到较为苛刻的仿真结果)。根据能量守恒定律有[2]：

(1)

式中：m为客车的总质量；g为重力加速度；ωt为客车刚接触地面瞬间的角速度；J为客车侧翻转动惯量。

式(1)中的J值在仿真分析中的获取过程如下：首先在LS-DYNA仿真软件中，通过已建立的客车侧翻仿真模型计算出模型质心离地高h1和h2，得到Δh；……