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某型CNG乘用车后底板焊点开裂问题的解决

2013/4/19    来源:Altair    作者:朱楚才  史建鹏      
关键字:HyperWorks  CNG  数值模拟分析  
在某型CNG乘用车研发过程中,路面耐久试验时后底板焊点出现了开裂现象。本文利用HyperWorks软件进行仿真分析,并结合试验数据,快速的找到了故障原因,解决了焊点开裂问题。

0 概述

    随着我国汽车应用的逐步普及,社会对燃油的需求量快速攀升,燃油的价格也在不断上涨。相对价格高企的燃油而言,廉价的天然气仍具有较大的价值优势,越来越多的出租车、普通家用车选择改装CNG装置(如图1所示),将车辆变为汽油、压缩天然气(CNG,Compressed Natural Gas)双燃料汽车,以降低车辆的使用成本。CNG是一种理想的车用替代能源,具有成本低,效益高,无污染,使用安全的特点,其应用技术经过多年发展已成为一项成熟技术。

    为了更好的满足市场的这一需求,主机厂对部分车型进行CNG适应性预先设计,预留改装端口(安装点、过孔等),方便消费者的后期改装活动。和专业改装机构的CNG改装方式(一般会在后底板上增加一块较厚的大尺寸加强板,确保无钣金、焊点开裂问题)相比,主机厂能做到用材更少,整车增重更少,且经过试验充分验证,其综合性能表现更佳。

乘用车CNG改装

    图1 乘用车CNG改装

1 问题描述

    对于主机厂而言,在CNG改装环节,既要不增加车身重量(除CNG装置外,车身不增加零件,成本不增加),又要确保CNG气罐安装点的强度问题,是一个棘手的问题。安装在行李舱中的液化气罐通常为65kg、80kg或更重,这么大的集中质量对乘用车后底板钣金件是一个挑战。

    在某型乘用车改装CNG方案的研发过程中,该CNG方案按80kg(含气罐、压缩天然气)状态进行设计,对原车型不做任何加强,仅预留改装端口。在试验样车的测试阶段,8万公里道路耐久性试验项目在7800公里时发现后底板有焊点开裂现象,如图2所示。开裂发生在后底板前横梁上,该处为3层焊,上两层钣金未开裂,下层钣金(即后底板前横梁钣金)开裂。左前安装点附近2个焊点开裂,右前安装点附近1个焊点开裂。

前安装点附近焊点开裂照片(左2,右1)

    图2 前安装点附近焊点开裂照片(左2,右1)

    然而,其它试验的样车并没有出现该现象,如8万公里当量里程四通道台架试验样车、4万公里道路制动试验样车等。制动试验在路况良好的市区环线进行,每公里制动一次。

    查核CAE分析报告,计算结果表明各工况下,相关焊点应力较低,失效焊点部位均无开裂危险。经进一步观察分析焊点开裂照片、实物后,发现该批试验样车CNG支架安装点的孔位与设计定义不符,向后移了约10mm,如图3所示。经过和试验部门沟通,了解到四通道台架试验没有纵向、侧向载荷,仅有垂向载荷。这些信息为问题的解决指明了方向。

前排安装点孔位示意图

    图3 前排安装点孔位示意图

责任编辑:程玥
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