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试验·研究

机场消防车驾驶室碰撞性能分析研究*

1，32111

李军，郑淑萍，张勇，张宝海，石立军

1.江苏徐工工程机械研究院有限公司；2.江苏徐工国重实验室科技有限公司；3.燕山大学机械工程学院

摘要｜为验证铝合金驾驶室的安全性能，设计一种基于铝合金轻质材料的机场消防车驾驶室结构，提出一种基于国

家标准试验要求的员保护结构撞击加载方法，应用有限元法模拟加载过程，验证该驾驶室结构防碰撞性能。首先对驾

驶室结构按正面碰撞最大加载能量55kJ进行仿真分析，得到影响DLV生存空的设计问题，然后对员保护结构的

薄弱点进行加强，再依次经历正面撞击、A柱撞击、侧面撞击、顶部强压加载仿真验证可知，A柱撞击试验（试验B）工况

为最恶劣工况，驾驶室前部仪表盘与DLV空最小距离约为71.2mm，方向盘与DLV空最小距离约为7.4mm，驾驶

室结构均没有侵入DLV生存空，证明所设计的铝合金驾驶室安全性能满足国标要求，为后续铝合金驾驶室碰撞设计

分析提供了一种参考方法。

关键词：机场消防车；驾驶室；铝合金；碰撞；DLV生存空

0引言1驾驶室模型简介

目前，高端机场消防车普遍采用铝合金驾驶室，铝合机场消防车驾驶室主要由铝合金骨架结构、外饰件、

金驾驶室具有重量轻，以及成型模具成本低等优点，在国内饰件、仪表台及座椅等组成，如图1（a）所示。

外豪士科、卢森堡亚、齐格勒等机场消防车上得到广泛应

[1-2]

用。而国内铝合金驾驶室受产业配套、成本、性能、焊接2有限元计算分析

工艺等因素影响，还处于起步阶段。轻量化的铝合金材质2.1几何模型处理

驾驶室及车身结构可显著减轻整车重量，降低整车行驶在进行有限元计算分析时，对不影响结构强度计算

[3]的附件进行简化，驾驶位置增加人体模型，用于分析碰撞

过程中的能耗，应用前景广阔。

本文设计了一种以铝合金框架材料为主的驾驶室结后的极限生存空间（DLV），该驾驶室结构含车架及减振

构。在驾驶室设计阶段采用有限元法进行碰撞试验分析，器，螺栓连接通过刚性单元模拟，减振器通过非线性弹簧

单元模拟，车架支撑通过减振器与驾驶室连接，人体模型

对评估驾驶室乘员保护结构的安全性意义重大。

*基金项目：江苏省重点研发计划“面向险恶环境的高效灭火救援关键技术与智能装备研发”（BE2023049）

作者简介：李军（1984—），男，山西忻州人，高级工程师，硕士，研究方向为应急救援装备研发。

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第卷第期

第期

（a）设模型（a）材料塑性应力-应变曲线

（b）仿真模型

图1驾驶室设计模型及仿真简化模型

（b）悬置的轴向力-位移曲线

尺寸按GB/T26512—2021[4]中尺寸建模，碰撞仿真简化

图2材料属性曲线

后的几何模型如图1（b）所示。

2.2材料属性2.3工况及约束（边界）条件

驾驶室结构件材料选择：骨架为6061-T6铝材，蒙根据GB/T26512—2021所述试验方法，驾驶室相关

皮、底板和门等部件为5052-H32铝材；焊缝材料设置为试验步骤：正面撞击加载（试验A）→卸载→A柱撞