汽车车身结构性破坏的测量以及修复对策

李永生

摘 要：得益于民众物质生活水平的持续提升，我国私家车数量逐年增多。而在多方面因素的影响下，使得驾车过程中不可避免的出现碰撞事故。为保证汽车修复后能够具备较高的安全性、稳定性，需要以车身结构性破坏的精准测量为前提，结合对汽车修复对策的针对性、合理性应用来保障驾驶员的行车安全。本文以汽车车身结构及其变形模式的分析入手，在此基础上具体阐明车身结构性破坏的测量与修复对策。

关键词：结构性破坏 修复对策 测量 汽车车身结构

Abstract：Thanks to the continuous improvement of people’s material living standards， the number of private cars in China has increased year by year. Under the influence of various factors， collision accidents are inevitable in the process of driving. In order to ensure the high safety and stability of the car after repair， it is necessary to take the accurate measurement of the structural damage of the car body as the premise， and combine the targeted and rational application of the car repair measures to ensure the driving safety of the driver. This paper starts with the analysis of the automobile body structure and its deformation mode， and on this basis， the measurement and repair measures of the structural damage of the body are specifically explained.

Key words：structural damage， repair countermeasures， measurement， vehicle body structure

汽车碰撞事故时常发生，而因撞击力的不同，对车辆车身以及人员造成不同程度的损害。通常情况下，以碰撞性质为依据进行碰撞事故类型划分，具体包括侧面碰撞、滚翻、正面碰撞、撞行人以及后面碰撞等，其中侧面、后面以及正面碰撞事故最为常见。因碰撞破坏程度不同，可以将汽车碰撞分为外观损伤、关键部件损伤以及结构性破坏三个程度等级，针对结构性破坏汽车的修复，需借助多功能校正设备的应用，采用三维测量方法实现车身精准测量，并通过多角度拉伸，结合相关修复对策应用实现对车辆的高效修复。

1 汽车车身结构及其变形模式分析

1.1 纵向碰撞理想特性与车身安全结构

以纵向碰撞为前提，车辆车身的理想特性吸能段分别为：低速碰撞区，行人和车辆因变形力值、变形程度较低而受到保护[1]。其区段结构组成包括软质发动机罩，且保险杠的应用要求其材料具备吸能特性;中速碰撞区，该区段在受到碰撞时产生的加速度峰值可以在能量被均匀吸收的影响下得到控制。该区段要求前纵梁结构需要具备吸能变形的特性，如在前梁设计时采用预变形技术进行模式设计。其原理体现为：车辆行驶过程中前纵梁可以在发挥应有的承载、支撑作用的基础上，在遭受碰撞时前纵梁相关部位会通过预先弱化来达到提前屈曲的目的，此时梁边在荷载达到极限值时产生屈服，碰撞能量在折叠压缩失效的影响下被有效吸收，最终产生的能量会在持续的屈曲、屈服后逐渐被消耗殆尽;自身保护区，碰撞时车身前围板与悬架间变形力值提升来达到扩展阻止的目的，避免乘员室在碰撞时出现内部侵入现象。该区段车身结构要求其刚度必须达到相关标准。

1.2 侧向碰撞理想特性与车身安全结构

以侧向碰撞为前提，车辆在遭受碰撞时以立柱、车门为主要撞击部位，受限于侧面空间有限等因素的影响，以乘员跨点为基准，内板凹陷程度最多不能超过300mm[2]。所以车辆侧碰撞的理想特性体现为：以高标准进行车辆侧面结构刚度的控制，通过提高刚度来降低车辆立柱、车门出现的变形。同时，加强对门槛接头、车身立柱刚度的控制同样重要。此外，车辆侧面结合还需做到将横梁设置于地板下面、将抗撞设置于车门位置、提高门槛梁的刚度控制，保持门槛与车门下边缘处于重叠状态，进而实现以更强的吸能、承受效果来减轻碰撞对乘员造成的损害[3]。

2 车身结构性破坏测量及其修复

现代乘用车大部分为承载式车身，其车身结构组成包括接头、薄壁梁等，对于结构性破坏车辆进行测量检验，可借助ANSYS软件进行疲劳、模态分析，进而明确车辆损坏情况，并判断车身修复是否符合预期要求[4]。经计算得知，相较于修复前，修复后车辆模态分析呈现出频率明显提升的状态，且相较于无损坏车辆而言，修复后车辆的疲劳寿命明显更短，且车辆疲劳寿命长短与损伤程度之间存在明显关联。

以疲劳寿命计算、模态分析为基础进行修复效果的预测，并以此为前提进行事故车修复方案优化。因车身结构性破坏车辆受损害程度较大，需借助多功能校正设备进行修复，同时依托于夹具、固定器、拉伸装置、测量装置等的应用来保证修复作业的顺利进行。以校正台为载体进行事故车固定，修复方案的制定需要依据车身测量与定损结果，并要求工作人员依据以下流程进行有效修复。

2.1 车身固定

需在固定前找出车辆未出现受损的半封闭式、封闭式构件，具体包括侧梁、底板梁、门槛、车架等，并将固定点确定在3个以上，以校正台为载体利用夹具进行车辆有效固定。矫正后要求平台与车辆之间应形成刚性整体，以确保在车辆拉伸期间不出现车身晃动、松动等现象。对于不同受损部位的车辆，需结合实际受损情况来合理确定固定部位，如车身前部受损，需要以车身中、后部分为固定点，若车辆后部受损，则需以中、前部为固定点。若事故车为侧面严重碰撞，无法找到可用于校正台固定的3个控制点，需视情况预先开展车底修复作业，确保控制点超过3个后方可按照要求进行车身固定。为避免车辆固定后因校正拉伸而造成部分构件损坏，需结合车辆情况进行辅助锚固点的合理增设，通过车辆多方位固定来达到任意方向有效校正的目的。

2.2 车身变形测量

无论是车辆变形估损、校正尺寸确定，还是后续的修复质量检测，均需以车身测量的精准开展为前提。在车身测量阶段，应结合对实际事故受损情况的分析，将车身后横梁、前围板横梁、后车门横梁以及前横梁作为测量控制点，将车身具体划分为前、中、后三部分，车身高度测量以车身底板平面为基准，以车身左右对等划分为基准进行车身宽度测量，分别于前围板、后车门横梁进行零平面设置，以确保车身长度测量的精准开展。针对测量系统的应用，常见测量技术包括万能测量系统、电子测量系统、有量规测量系统、机械臂测量系统等。车身测量系统的应用，系统内存有各类型车辆的具体三维数据，在车身固定后借助测量系统实现对任意三维坐标的测量，具体测量内容包括空间2直线夹角检测、2点直线距离检测、2个平面夹角检测、四轮定位检测等。实际测量期间，参考点的选择以未变形3个以上安装点作为基准，测量时以三维标准尺寸、偏差值、实际测量尺寸显示变形部位的测量结果。另外，车身修复期间需对拉伸作业保持同步检测，以确保车身拉伸尺寸、方位能够得到全面监控，确保车身尺寸正常恢复。通过对车身测量系统的合理应用，可做到以坐标系统为基准，以三维测量的方式来提升测量结果的精准性，并为事故车修复效率的提升提供帮助。

2.3 车身校正

在车身精准三维测量的前提下，以车辆碰撞反方向为修复顺序，借助牵引校正方法开展车身变形修复作业。为保证车辆修复效果达到预期要求，需注意以下几点：（1）拉伸力确定。车辆在遭受撞击后出现变形，而在拉伸处理时，需在明确车辆变形方向的基础上进行拉伸力的适当调整，并保持分步的形式进行车身形状的逐步拉伸。若车辆受到撞击后出现严重变形、损坏，需要以多点固定为前提，同步开展多方向拉伸作业。若车辆为前部遭受撞击，且受损部位为底盘与车架，则可将车顶盖、前翼子板、侧梁作为控制点进行拉伸处理，分别按照皱曲、凹凸、折缝的顺序进行处理。若车辆为侧面碰撞，且车门槛板中央部分受损，受损位置整体呈现出“香蕉型”的弯曲状态，需保持牵引的多方向进行，以车身两端为控制点分别向两边进行拉伸处理，侧面撞击部位则需朝外向拉伸（如图1）。（2）车身校正牵引原则。若车辆车身前部、侧向、后部位置出现撞击，需借助校正台应用实现对车辆进行整体性固定，以分布的形式借助液压拉伸装置实现牵引、校正。为避免出现校正不到位或校正过渡现象，要求人员在校正作业期间保持实时测量，并将校正误差控制在±3mm范围内。在保持碰撞反方向修复顺序的前提下，需结合以下原则保证校正作业的规范化进行，①应先固定车身未变形部分，固定完成后实施变形部分校正处理。②对于车身受损作为严重部分进行优先校正。③工作人员需按照先纵向、后横向的顺序进行变形修复，高度方向变形则最后处理。④校正作业需要以车身底部为起始点，待其余部位修复完成后进行车顶变形修复。⑤为避免车身叠合、皱折严重部位在牵引校正作业期间出现撕裂情况，可视情况借助局部加热边牵引的手段。需注意，加热校正处理时HSS、HSLA钢加热温度需保持在临界温度值范围内，并将加热时间控制在3min内，避免因过于加热导致金属材料性能出现变化。⑥校正后对于严重受损或无法使用部件应予以更换处理。⑦车辆受到撞击后会在损伤位置出现应力集中现象，为避免金属应力对车身修复造成影响，需在校正阶段借助加热与锤击方法来实现对应力消除，通过恢复金属性能来提升车辆修复效果。

3 结束语

综上所述，车身结构性破坏测量与修复效果与后续车辆运行稳定性、安全性之间存在密切关联，为保证车身修复达到预期效果，需要以明确车身固定点为基础，借助电子测量系统实现对车身的精准检测，并依据测量结果制定科学修复方案，确保车辆修复后仍具备较强的可靠性与安全性。

参考文献：

[1]罗小权，罗国权.对汽车车身钣金修复技术的几点探讨[J].科学与财富， 2019， 000（004）：274.

[2]张湘衡.汽车车身结构和维修技术解析（九）[J].汽车维修与保养，2016（2）：101-103，共3页.

[3]张皓，于天宝. 汽车车身结构与设计的相关分析[J]. 南方农机，2020，v.51;No.351（11）：54+59.

[4]朱升高，冯健.汽车车身外板件常见的修复工艺[J].汽车维修，2017，000（001）：9-11.