主旨辞：低压线束碰撞掩护评估目标变形收缩比

电路系统的碰撞损伤不光影响汽车平安联系零件的平常办事，也轻易引发电路系统短路或断路形成的电路零件毁坏，以至产肇变乱[1-3]。为避免这种变乱产生，应在整车研发进程中充足思虑电路系统的碰撞掩护。

今朝业界对汽车电路系统的碰撞掩护探索多召集在油电搀杂动力或纯电动车辆的高压电路系统上，并且将其分为高压元器件和高压线束举办探索，高压元器件的碰撞损伤评估要紧以元器件外壳能否超越其所用材料断裂应变来判定，而高压线束的生效危急评估大多以其能否会遭到显然挤压举办主观断定，并无较为明晰的量化评估目标。接桂利、朱西产团队用CAE剖析的办法对高压元器件和高压线束举办碰撞评估，此中高压线束采取四周体实体单位建模，以能否被挤压举办危急判定[4]；曾泽江对高压线束采取六面体+四周体实体单位的方法举办了精巧化建模，一样采取能否有挤压或剪切危急举办危急判定[5]。这些探索对车辆上大批利用的低压线束并未过量触及，并且仅是遵循碰撞进程中能否有挤压或剪切危急举办定性断定，而这些低压线束不光在功效上与高压模块及高压线束强联系，并且其生效不断一样会引发较大的平安变乱，须要引发充足的注重。

低压线束在整车碰撞工况中的生效环境囊括切割和挤压2类。切割生效主若是零件锐边与线束的点面来往或线面来往致使线束被割破，以至切断；挤压生效主若是零件沿碰撞方位对线束举办挤压，致使线束绝缘皮破坏，金属导线部份展现[6]。切割危急要紧经过前期安置推算隐匿，本文重心探索线束在碰撞挤压时可秉承的挤压生效极限，以期取得响应的推算评估目标。

从须要掩护的各电路系统中采取最具代表性的几类线束举办挤压生效实验探索，线束横截面积离别为16mm2、25mm2、35mm2，如图1所示，此外线束评估目标可参考这3类线束探索了局。

图1整车榜样低压线束

按照来往范例，将挤压样子简化为3种范例，即筛选M10螺栓、5mm钢片、20mm钢片3种范例的挤压头，离别代表小面积圆面来往、窄面来往和宽面来往，如图2所示。3种挤压头与3种线型组合，并同时思虑不同的挤压速率（见表1），组合成如表2所示的实验矩阵。为增加实验量，按照各参数的互相影响联系，采取表2中部份组合项举办挤压实验，合计18组实验，此外组合的环境能够为基天性被遮盖[7]。

实验根基进程为，将导线接通数字万用表电阻通断挡，在静态压力机上用选定的挤压头挤压线束，万用表一端接压力机装备，一端接线束内芯金属，万用表发出蜂鸣声时压力机中止加载，断绝实验，此时能够为挤压头已来往到线束内部金属导线，线束可判定为被挤压生效。为减小差错，每组实验举办5次，取了局的平衡值做为实验了局。图3所示为20mm钢片挤压实验进程默示。

图2实验用挤压头

表1实验因子界说

表2实验组合矩阵

注：“*”默示采取举办挤压实验的组合项。

25mm2低压线束挤压实验进程中，要紧搜聚线束变形与线束所受挤压力数据，如图4所示，由图4可知，每种线型在同种挤压头、不同挤压速率下力-位移弧线根基一致，这阐述挤压速率对线束的变形量和挤压力影响很小，即在实车碰撞中，统一根线束的变形评估目标不因车辆碰撞速率的不同而有所改变。

不同挤压头的挤压力-位移弧线如图5所示。剖析图5可知，在类似变形量前提下，百般线束均对5mm钢片的影响反力最小，M10螺栓次之，20mm钢片影响反力最大。这阐述，跟着挤压来往面积的补充，线束耐受力也增大，在理论碰撞工况中，统一种线束所受周边零件的挤压面积越大，线束被收缩时的变形量也越小。故在前期安置中，应尽或许将线束安置在与周边零件来往面积大的平面地域，即线束的友情界面。

图mm钢片线束挤压实验默示

图4不同挤压速率下25mm2低压线束的力-位移弧线

图5不同挤压头的挤压力-位移弧线

其余，较量图5a～图5c可知，25mm2的线束挤压反力最高，35mm2的线束挤压反力最小，这阐述线束的线径与线束耐挤压力并无直接联系。

统计18组实验的线束挤压变形量，发掘不同截面积的线束变形量差异很大，难以找到较为统一的评估规律，对数据充足探索后，界说变形收缩比为Δ=T/D（此中T为线束挤压方位上的收缩量，D为线束挤压方位上的残剩高度），统计线束的变形收缩譬喻表3所示，唯一1组数据的变形收缩比为65%，此外组的变形收缩比均召集在70%～80%界限内。是以，能够将线束的变形收缩比做为评估线束挤压生效的判定根据。

剖析表3中数据，并归纳思虑确定的实验差错及理论碰撞中线束平安掩护的工程可行性，将线束生效评估的方针值界说为线束被挤压变形的收缩比≤70%，并可做为车身大多半整车低压线束的碰撞平安推算值。

在整车的正向开垦中，为了在项目开垦前期较为确切地判定线束的生效危急，除上述生效极限值做为评估目标外，还须要符合的线束CAE模仿办法。为此，本文结闭合述线束实验举办了多种CAE建模办法的探索。

表3线束变形收缩比推算了局

低压线束机关见图1b，可思虑采取3种办法举办CAE建模简化，如图6所示：办法1，采取单层六面体单位，线束内芯补充Beam单位；办法2，采取单层六面体单位，并附巩固型橡胶材料属性；办法3，采取双层六面体单位，内层六面体单位附合适强度材料，模仿内芯金属导线，外层六面体单位采取橡胶材料模仿绝缘层，最外层补充壳单位模仿线束护套或界说CAE中与周边零件来往。

图6不同线束建模办法

随机筛选表1中的组合10、组合14、组合18，即25mm2线束的实验数据，对上述建模办法离别举办探索，并将探索了局与一齐18组实验了局举办对照，以最后筛选具备确定普适性的线束CAE建模办法。

联系CAE剖析了局如图7所示，对25mm2线束离别举办了M10螺栓、5mm钢片、20mm钢片挤压头下的不同建模办法CAE剖析对照，了局声明，采取办法1时线束的刚度显然较高，而采取办法2时线束刚度偏低，采取办法3时CAE剖析了局与对招考验弧线最为凑近，故将办法3的建模方法运用到实验了局对照探索中。

图mm2线束不同建模办法不同挤压头CAE仿真了局

图8所示为25mm2的线束在不同挤压头在单位尺寸2mm、3mm、4mm下的了局对照。CAE仿真了局显示，百般压头实验中，4mm网格尺寸的了局都与实验了局偏离较远，2mm单位的CAE仿真了局与实验了局拟合度最佳，3mm单位的CAE仿真了局也与实验值凑近。思虑理论整车碰撞模子的单位数目范围及推算效率，筛选3mm网格尺寸举办整车线束CAE建模。

按照上述剖析，采取双层六面体3mm尺寸的单位举办CAE仿真与实验了局对照剖析，图9中列出了部份对照了局。此中，每组实验了局均采取了5次实验中同位移前提下挤压力最大、最小值弧线，及5次实验值的平衡弧线，除组合1、组合16和组合22数据差错较大外，此外仿真弧线与实验了局平衡值弧线均较为凑近。组合1的CAE仿真了局偏高，阐述同位移前提下，组合1的线束所能秉承挤压力比赛验值高，即此模仿中的线束刚度偏高，如用前述实验取得的≤70%的方针值举办前期推算，或许呈现CAE剖析还未到达方针值，但后期实验考证时已超越方针值的环境，这请求在前期推算时，不仅用方针值评估模仿了局，还需连接响应的工程阅历，认真剖析仿真了局中线束受挤压环境，给出归纳判定；关于组合16，CAE仿真了局偏低，能够为前期推算举办CAE剖析时如不会呈现超标环境，则后期实验考证时，正常也不会呈现超越方针值的环境；组合22中的CAE仿真了局与实验了局比拟，线束刚度前高后低，整体能够为其刚度与实验差错不大，又因前期CAE推算剖析中要紧体贴线束何时被挤压生效，而组合22CAE仿真了局后段刚度偏低，故用≤70%的方针值举办CAE推算评估时，了局危急可控，固然，为避免有极部分漏掉，仍需连接工程阅历认真剖析CAE了局。归纳剖析一齐对标了局[8]，根基可判定此CAE模仿办法及实验取得的线束评估方针值均可用于线束碰撞掩护推算。

图mm2线束不同挤压头、不同单位尺寸CAE仿真了局

图9部份组合CAE仿真与实验对照了局

本文从整车碰撞中电路平安功能集成开垦的角度登程，对12V低压线束在碰撞中的生效评估原则举办探索，取得如下论断：

a.统一线束的破坏变形量和周边零件的挤压力不会由于碰撞速率的不同而有所不同；

b.线束在不同挤压头的影响下所受挤压力不同，类似挤压位移前提下，挤压来往面积越大，线束所能秉承挤压力也越大，这也声明，线束在安置时如能与周边零件为平面临平面的友情来往，将会大幅升高线束被挤压损伤的危急；

c.线束被挤压破坏时的变形收缩比可做为线束碰撞掩护的生效评估目标，其方针值可界说为≤70%；

d.举荐采用3mm尺寸双层六面体单位机关举办CAE建模。

本文探索办法对新动力汽车中的高压线束、冷却管路等百般路线系统的联系掩护探索也具备参考意义。

起源：期刊-《汽车手艺》；做家：沈海东董瑞强代超

（泛亚汽车手艺中间有限公司）

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