專利名稱：一種變截面客車側圍立柱結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及客車安全性防護技術領域，具體涉及一種對客車側翻安全性能有明顯改善作用的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構。
背景技術：
隨著公共交通的迅猛發(fā)展，客車已成為當今社會最主流的公共交通工具，隨之也引起了各種客車交通事故的發(fā)生，其中側翻是客車最嚴重的交通事故之一，容易造成群死群傷現(xiàn)象，因此如何最大程度地減輕客車側翻過程中對駕駛員和乘員的傷害，提高客車的側翻安全性能已成為亟待解決的問題。大量文獻資料和仿真結果表明:在客車側翻碰撞過程中，主要承受沖擊載荷、吸收碰撞能量的是客車車身的封閉環(huán)結構，在封閉環(huán)結構中又以客車側圍立柱作為主要的變形吸能部件，因此客車側圍立柱的結構設計直接影響到封閉環(huán)的抗側翻特性，進而影響到客車整車的側翻安全性能?？蛙噦确鲎矔r，側圍立柱頂部首先與地面接觸，導致其所承受的碰撞力矩沿立柱長度方向由上向下逐漸增大。從理論設計角度分析，為保證側圍立柱變形均勻、減小車身結構的變形量，側圍立柱截面尺寸由上往下應該逐漸增大。而現(xiàn)有客車的側圍立柱結構均采用等截面尺寸的矩形鋼管，導致其在側翻碰撞過程中，側圍立柱變形不均勻，側圍結構侵入量較大，影響整車的側翻安全性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對客車側翻碰撞過程中，客車側圍立柱承受碰撞力矩不均等的特點，本發(fā)明在現(xiàn)有客車車身結構的基礎上，提供了一種能夠匹配側翻碰撞力矩的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構。一種變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構，由外板結構6和U型內(nèi)板結構7兩部分焊接而成，外板結構6從頂部縱梁2到窗腰梁3之間寬度相同，窗腰梁3到下腰梁5之間，其寬度從上向下逐漸增大；U型內(nèi)板結構7截面尺寸沿立柱長度方向由上向下逐漸增大，U型內(nèi)板結構7各個截面的尺寸寬度均小于相同截面位置處外板結構6的截面寬度，U型內(nèi)板結構7與外板結構6連接處有等寬度的焊接搭接區(qū)域。所述的外板結構6從頂部縱梁2到窗腰梁3之間的寬度為50_60mm，窗腰梁3到下腰梁5之間最大寬度為80-100mm，壁厚為3_4mm。所述的U型內(nèi)板結構7截面的高寬尺寸比為0.6-0.9，最小截面尺寸與最大截面尺寸相比較，高度比為0.4-0.7，寬度比為0.4-0.7，壁厚為3-4mm。有益效果本發(fā)明所提出的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構，能夠保證在客車側翻過程中客車車身側圍立柱的碰撞力矩與立柱截面尺寸相匹配，使側圍立柱變性更加均勻，以有效避免立柱產(chǎn)生局部失穩(wěn)，改善結構的吸能效果，達到減小車身結構的變形量、提高客車的側翻安全性能的目標。


圖1為ECE-R66法規(guī)規(guī)定的客車側翻示意圖；圖2為本發(fā)明所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構在客車車身左側圍結構中的安裝示意圖；圖3為本發(fā)明所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構在客車車身右側圍結構中的安裝示意圖；圖4為本發(fā)明所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構的斜視圖；圖5為本發(fā)明所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構的正視圖；圖6為本發(fā)明所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱外板結構的正視圖；圖7為本發(fā)明所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱沖壓內(nèi)板結構的正視圖；圖8為本發(fā)明的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構A-A截面示意圖；圖9為客車車身段側翻仿真結果示意圖；圖10為采用了變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構的客車車身段側翻仿真結果示意圖；其中，1、側圍立柱結構、2、頂部縱梁、3、窗腰梁、4、斜撐、5、下腰梁、6、外板結構、7、
U型內(nèi)板結構、8、焊點。
具體實施例方式以下結合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構I由外板結構6和U型內(nèi)板結構7兩部分組成，兩部分采用焊接工藝連接。外板結構由板料沖裁而成，其結構特征為:頂部縱梁2到窗腰梁3之間的外板結構的寬度相同，取值范圍為50-60mm，以保證足夠的側窗視野與玻璃粘接方便；窗腰梁3向下至下腰梁5之間的外板結構6，其寬度從上向下逐漸增大，最大寬度為80-100mm，保證與U型內(nèi)板結構7有一定焊接搭接區(qū)域，便于焊接；外板結構6的壁厚尺寸范圍為3-4mm。U型內(nèi)板結構7，通過沖壓工藝成型，各截面的高寬尺寸比取值范圍為0.6-0.9 (規(guī)定其U型深度為截面尺寸高，U型寬度為截面尺寸寬)，截面尺寸沿立柱長度方向由上向下逐漸增大，最小截面尺寸與最大截面尺寸相比較，高度尺寸比取值范圍為0.4-0.7，寬度尺寸比取值范圍為0.4-0.7 ;壁厚尺寸范圍為3-4mm ；U型內(nèi)板結構7各個截面的尺寸寬度均小于相同截面位置處外板結構6的截面寬度，并保證U型內(nèi)板結構7與外板結構6連接處有等寬度的焊接搭接區(qū)域。變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構安裝時，外板結構朝向車身的外側，沖壓內(nèi)板結構朝向車身內(nèi)側；車窗玻璃通過玻璃粘接劑粘接在外板結構上。如圖2、3所示，本發(fā)明選取一款較為成熟的12m全承載式公路客車，將其側圍立柱替換為本發(fā)明所提出的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構；如圖4、5、6、7、8所示，所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構I由外板結構6和U型內(nèi)板結構7兩部分組成；外板結構6由板料沖裁而成，頂部縱梁2到窗腰梁3之間的外板結構的寬度相同、寬度值為60_，窗腰梁3到下腰梁5之間的外板結構的寬度逐漸增大，寬度為80mm ;外板結構6的厚度取值為3mm ；U型內(nèi)板結構7,通過沖壓工藝成型,其截面尺寸沿立柱長度方向由上向下逐漸增大，最小截面尺寸為30mm*35mm*3mm (高度*寬度*厚度)，最大截面尺寸為60mm*70mm*3mm (高度*寬度*厚度);U型內(nèi)板結構7與外板結構6連接處有等寬的焊接搭接區(qū)域，寬度為5mm，U型內(nèi)板結構7與外板結構6通過焊點8相連接；如圖2、3所示，所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構I安裝時，外板結構6朝向車身結構的外側，U型內(nèi)板結構7朝向車身結構內(nèi)側；客車車身左、右側圍的車窗玻璃通過粘接劑與所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構I的外板部分6相連接。所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構I上端通過焊點與車身左、右側圍的頂部縱梁結構2相連接；下端通過焊點與車身左、右側圍的下腰梁結構5相連接；客車車身左、右側圍的窗腰梁結構3、腰梁之間的部分斜撐4通過焊點與所述的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構I的U型內(nèi)板結構7相連接；為了驗證本發(fā)明的有效性，本發(fā)明人以某款客車為例，按照ECE-R66法規(guī)的要求同時建立客車原有的車身段有限元模型和裝有變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構的車身段有限元模型。利用LS-Dyna軟件進行仿真分析，并根據(jù)分析結果對本發(fā)明提升客車側翻安全性的能力進行評價，結果如附圖6、7所示(車身段結構內(nèi)的梯形為法規(guī)要求的生存空間)。附圖6為客車原有車身段模型的仿真結果，其碰撞側客車側圍立柱到生存空間的最近距離為24.4mm ;附圖7為采用了本發(fā)明所提出的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構的車身段模型仿真結果，其碰撞側客車側圍立柱到生存空間的最近距離為55.7mm ;通過結果對比可以明顯地看出采用本發(fā)明的車身段結構能夠很有效的減少車身側圍結構的變形量，明顯提高客車的側翻安全性能。
權利要求
1.一種變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構，其特征在于:由外板結構(6)和U型內(nèi)板結構(7)兩部分焊接而成，外板結構(6)從頂部縱梁(2)到窗腰梁(3)之間寬度相同，窗腰梁(3)到下腰梁(5)之間，其寬度從上向下逐漸增大；U型內(nèi)板結構(7)截面尺寸沿立柱長度方向由上向下逐漸增大，U型內(nèi)板結構(7)各個截面的尺寸寬度均小于相同截面位置處外板結構(6)的截面寬度，U型內(nèi)板結構(7)與外板結構(6)連接處有等寬度的焊接搭接區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構，其特征在于:所述的外板結構(6)從頂部縱梁(2)到窗腰梁(3)之間的寬度為50-60mm，窗腰梁(3)到下腰梁(5)之間最大寬度為80-100mm，壁厚為3_4臟。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構，其特征在于:所述的U型內(nèi)板結構(7)截面的高寬尺寸比為0.6-0.9，最小截面尺寸與最大截面尺寸相比較，高度比為0.4-0.7，寬度比為0.4-0.7，壁厚為3-4mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及客車安全性防護技術領域，具體涉及一種對客車側翻安全性能有明顯改善作用的變截面沖壓拼焊客車側圍立柱結構。由外板結構(6)和U型內(nèi)板結構(7)兩部分焊接而成，外板結構(6)從頂部縱梁(2)到窗腰梁(3)之間寬度相同，窗腰梁(3)到下腰梁(5)之間，其寬度從上向下逐漸增大；U型內(nèi)板結構(7)截面尺寸沿立柱長度方向由上向下逐漸增大，U型內(nèi)板結構(7)各個截面的尺寸寬度均小于相同截面位置處外板結構(6)的截面寬度，U型內(nèi)板結構(7)與外板結構(6)連接處有等寬度的焊接搭接區(qū)域。本發(fā)明能夠保證在客車側翻過程中客車車身側圍立柱的碰撞力矩與立柱截面尺寸相匹配，使側圍立柱變性更加均勻，提高客車的側翻安全性能。
文檔編號B62D25/04GK103085887SQ20131004218
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月3日 優(yōu)先權日2013年2月3日
發(fā)明者那景新, 劉玉, 閆亞坤, 王童, 郭新宇, 張?zhí)O蘋, 袁正, 李婷婷, 高劍峰, 楊志超 申請人:吉林大學