黄超群
摘 要：文章将以减速台车的波形发生器为研究对象，建立了其动力学模型，在此基础上，对该模型进行了模拟验证，仿真数据和试验数据对比表明该模型是有效的，可以用于后续的研究分析。关键词：波形发生器;动力学模型;碰撞试验中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）01-120-02
Abstract： In this paper， the waveform generator of the deceleration sled is taken as the research object， and its dynamic model is established. On this basis， the model is simulated and verified. The comparison of simulation data and test data shows that the model is effective and can be used for subsequent research and analysis.Keywords： Waveform generator; Dynamic model; Impact testCLC NO.： U467 document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）01-120-02
前言
在汽车约束系统的研发过程中，需要大量的碰撞试验。目前，常用的碰撞试验方法是实车碰撞试验和台车碰撞试验。实车碰撞试验费用是非常昂贵的，动则高达十万元，而且不能进行重复碰撞;相对于实车碰撞试验，台车碰撞试验成本低，而且其试验结果更快、数据更可靠并能重复碰撞试验。因此，模拟实车碰撞试验的台车碰撞试验便成为了汽车约束系统研发中的一种有效手段[1，2]。
在模拟正面碰撞的台车试验中，台车模拟的是车辆车体的减速度曲线，其关键设备是波形发生器。本文建立了机械式波形发生器的动力学模型，以钢板为吸能材料，并进行了计算机仿真模拟，模拟结果与试验结果对比显示该模型是有效的，可以用于后续研究分析。
1 波形发生器动力学模型
台车试验系统包含两大部分：第一部分是吸能装置，即波形发生器，用于产生碰撞过程中需要的减速度，吸能钢板是产生减速度的最主要部件;第二部分是台车框架，用于承载各试验样品。台车框架只作为试验样品的载体，在碰撞中考虑其变形和吸能特性，但是其质量和初始速度参与减速度曲线的生成，因此只将台车简化为一个撞击头，通过质量点来模拟台车质量，质量点加在撞击头的质心上。简化后的模型见图1所示。
由于固定框架是不动的，因此约束固定框架上柱销的所有自由度;预紧移动架上的柱销只能沿着固定框架前后移动，释放柱销撞击方向的自由度;台车框架只有撞击方向的位移，约束台车撞击头其他方向的自由度。钢板与柱销之间、钢板与撞头之间的接触定义均为面-面自动接触，选用接触摩擦系数为0.03。
波形发生器的吸能钢板材料为国标冷轧钢板，规格：2500 mm×1250 mm×3 mm，使用时将其切为宽度为80mm的钢板。该钢板为拉延性能较好的薄低碳钢板，故采用分段线性塑性材料模型MAT24 MAT_PIECEWISE_INEAR _LAST ICITY来描述，由于钢板经受高速冲击，所以必须考虑应变率的影响，设VP=1。材料参数如表1所示。
2 动力学模型验证
模型验证是指通过仿真结果与实验结果的对比来修改和完善计算机仿真模型。由于钢板的变形及台车碰撞过程本身的复杂性，离开了模型验证环节很难保证计算机仿真结果的真实性、可靠性和精度，并且模型校验直接关系到仿真结果能否为试验提供有效的指导。
为了便于试验，同时为了保证试验设备安全，设置台车
碰撞初速度为30 km/h，钢板长度全取1500 mm（防止钢板完全脱离，损伤设备），共4块，其中第一排放置2块，第二排放置2块。
图2为仿真曲线与试验曲线的对比，由图可见两曲线在80 ms之前吻合都非常好，只是在碰撞要结束时仿真曲线保持时间较长但下降較快。总的来说，仿真曲线基本能再现试验曲线，表明本文所建立的有限元模型是有效的，可以用于后续曲线再现的计算机仿真研究。
3 结论
本文建立了减速台车的波形发生器的动力学模型，并通过模型验证，结果表明，该模型是有效的，可以用于后续的研究分析。
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，丁良旭，王欣.台车试验中钢板布置的研究[J].汽车工程，2012，34（6）：496-501.
