汽车车身设计第六章.ppt

普通高等教育“十一五”国家级规划教材《汽车车身设计》第六章  车身结构抗撞性提纲第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑第五节  碰撞模拟的基本理论一、物体变形过程描述二、控制方程三、空间有限元离散化四、单元积分和沙漏控制五、时间积分与时间步长控制第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验•汽车保有量的增加，汽车道路交通事故逐年上升，已成为全球范围内的一大公害–例：美国1994年因汽车交通事故死亡的人数达43536人，约占各种事故造成的死亡人数总数的一半•保证碰撞时乘员的安全、减少事故造成的损失，具有重要的现实意义–安全已经和节能、环保一起成为当今汽车发展的三大主题第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序世界汽车工业不断发展壮大高速公路不断增多交通事故交通事故•驾驶员本身•道路环境•气候•汽车技术状态汽车行驶安全性•汽车安全性–主动安全性•汽车所具有的减少交通事故发生概率的能力•研究内容包括汽车的操纵稳定性能、制动性能、灯光系统和驾驶员视野性能等–被动安全性•汽车所具有的在交通事故发生时保护乘员免受伤害的能力•研究内容包括车身结构抗撞性、约束系统性能、转向系统的防伤性能等•“抗撞性”–汽车结构在碰撞过程中保护乘员的能力–这种保护能力主要由车身结构提供第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序•通常将汽车的碰撞形式分为正面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞和滚翻•在交通事故中，发生不同形式碰撞的比例不同•正碰：占总数67％。

由于已采取了很多成功措施，人员死亡数只占汽车碰撞事故总死亡人数的31％•侧碰：占总数28％由于对乘员的保护比正碰困难，人员死亡数占汽车碰撞事故总死亡人数的34％•滚翻：发生的比例虽很小，但死亡率很高，死亡人数占碰撞事故死亡总人数的33％，多数是由于乘员被甩出乘员舱造成的，在死亡的乘员中只有13％系上了安全带•后碰：发生的比例也很小，且通常是低速碰撞，死亡比例低，颈部的鞭梢性伤害是经常出现的伤害形式第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序•目前，关于汽车被动安全性要求的公开规范主要有法规和民间性质的评价程序–规定了对汽车被动安全性的要求和规范化的试验方法–为车身结构抗撞性设计指明了目标第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规•汽车产品认证制度，是国家对汽车产品管理的一种方式，产品只有通过认证，才能在市场上销售汽车安全法规已经成为推动汽车工业技术进步和不断提高汽车安全性的主要动力之一•汽车安全性法规中比较有代表性的是美国联邦机动车安全法规（FMVSS）和欧洲法规（ECE和EEC），其它如日本、加拿大、澳大利亚等国家的法规基本上是参考美国和欧洲的法规制定的•我国汽车安全性法规的制定工作起步比较晚、起点比较低，但是也陆续制定了许多强制性汽车安全法规第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规1．美国汽车被动安全法规．美国汽车被动安全法规–美国联邦机动车安全法规FMVSS，是在美国《国家交通及机动车安全法》的授权下，由美国运输部（DOT）下属的国家公路交通安全管理局（NHTSA）制定的，它们都被收录在"联邦法规集"（CFR）第49篇第571部分–从1968年1月10日实行以来，经过不断的修改，各条款的要求越来越严格–FMVSS将汽车的安全问题主要分为三大部分•第一部分是主动安全法规，在FMVSS的100系列编号之内•第二部分是被动安全法规，属于FMVSS中200系列编号之内•第三部分是防止发生撞车火灾事故的法规，分别在FMVSS中300系列编号之内第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规1．美国汽车被动安全法规．美国汽车被动安全法规第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规2．欧洲汽车被动安全法规．欧洲汽车被动安全法规–欧洲各国除了有自己的汽车法规外，主要有两个地区性的汽车法规•联合国欧洲经济委员会（ECE）制定的汽车法规：由各国任意自选，是非强制性的•欧洲经济共同体（EEC）制定的指令：作为各成员国的统一法规，是强制性的–EEC指令从法规内容看，与ECE法规大多数项目基本相同第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规2．欧洲汽车被动安全法规．欧洲汽车被动安全法规第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规3．我国汽车被动安全的强制性标准和法规．我国汽车被动安全的强制性标准和法规–以欧洲ECE/EEC汽车技术法规体系为主要参考，在具体内容上紧跟欧、美、日三大汽车法规体系的协调成果–从技术要求角度看，内容与国际上先进的法规体系基本相同–从1993年第一批强制性标准发布以来，汽车安全方面的标准共有66项，其中主动安全23项，被动安全24项，一般安全19项第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（一）被动安全性法规（一）被动安全性法规3．我国汽车被动安全的强制性标准和法规．我国汽车被动安全的强制性标准和法规–中国汽车技术法规体系CMVDR是参照ECE法规体系建立的，1999年10月28日，原国家机械工业局颁布了中国第一项汽车技术法规CMVDR294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》，到目前为止已经颁布了40项CMVDR第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（二）新车评估程序（二）新车评估程序–新车评估程序（NCAP）1978年首先在美国开始，主要目的是为消费者提供汽车安全性能准确和全面的信息，以帮助他们做出购车决定–NCAP通过市场激励机制，促使汽车生产厂商自主地开发出能在碰撞中更好保护乘员的汽车–与强制性汽车安全法规相比，NCAP有以下几个特点1.执行机构的中立性质2.试验内容更严格和全面3.对试验结果的评价更加细化第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序（二）新车评估程序（二）新车评估程序•现在，开展NCAP的主要有美国、欧洲、日本、澳大利亚和我国等国家•美国US-NCAP：从1978年开始，由国家公路交通安全管理局负责进行。

所进行的试验包括与刚性固定壁障的正面碰撞试验、移动可变形壁障与静止试验车侧面碰撞试验和汽车抗滚翻试验•欧洲EURO-NCAP：从1997年开始，所进行的试验包括与可变形固定壁障40％重叠率的正面碰撞试验、移动可变形壁障与静止试验车侧面碰撞试验、横向移动试验车侧面撞击刚性柱形障碍物试验和撞行人试验•我国C-NCAP：第一节  概述一、汽车碰撞的形式二、被动安全性法规与新车评估程序(一) 乘员伤害的原因1）生存空间丧失•乘员舱外部结构的侵入或乘员舱的变形，导致乘员生存空间的丧失，使乘员受到挤压或撞击•例：–正碰，转向盘将乘员挤在座椅靠背上–侧碰，受撞击后侵入乘员舱的侧门直接撞击乘员–滚翻事故，车顶结构严重挤压变形使乘员头部受到挤压等第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定(一) 乘员伤害的原因2）二次碰撞•碰撞中，乘员生存空间未丧失情况下，乘员与汽车内部结构的碰撞或被抛出车外被称为二次碰撞，这也是造成碰撞中乘员伤害的一类主要原因•措施–座椅和安全带对乘员的约束–通过内部吸能装置第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定(一) 乘员伤害的原因3）碰撞后不能快速逃逸与被救援–汽车发生碰撞事故后，若乘员不能及时逃逸或被救援，也会使伤害加重–例：碰撞乘员失血，且不能及时逃逸或被救，可能出现由于失血过多而导致死亡的危险–碰撞后不能快速逃逸与被救援的主要结构原因：•乘员逃逸空间丧失了–如：驾驶员被挤住了或安全带卡住了•碰撞后用于乘员逃逸或被救援的车门难以被打开第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定(一) 乘员伤害的原因4）碰撞火灾–碰撞后，如果燃油系统发生泄漏，就可能导致火灾，这也会造成对乘员的伤害第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理•进行车身抗撞性设计的最终目的，是保护汽车碰撞事故中人员的安全•了解汽车碰撞事故中乘员伤害的机理，有助于将各种碰撞形式下对乘员保护的要求，转化为对车身结构碰撞响应特性的要求，以有的放矢的进行车身结构抗撞性的设计第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理1．头部伤害．头部伤害•一般都是由冲击产生颅骨与脑的相对运动而引起的•脑伤害的主要原因是作用在脑本体的正压力、负压力和由压力梯度引起的剪切作用，或者说是脑本体相对于颅骨的运动•为了防止碰撞中对乘员头部的伤害，应当减小头部受到的冲击或头部的减速度第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理2．颈部伤害．颈部伤害•汽车碰撞事故中，颈部受碰撞的情况不超过4％。

但颈部受极轻的冲击，也容易留下很麻烦的后遗症脊髓受到暂时性撞击或挤压，也会产生对脊髓的伤害•颈部伤害的机理：①椎体相互间前后方向错动产生的剪切力使脊髓损伤②脊柱向前弯曲或向后伸展产生过大拉伸或压缩引起的损伤③因压缩产生的椎间盘突出引起的损伤④由于椎体骨折引起的损伤第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理2．颈部伤害．颈部伤害•后碰引起的“鞭梢综合症”–是颈部被头部惯性力过度拉伸的结果–在使用安全气囊的情况下，当前排乘员的位置不正确或驾驶员的身材较矮小时，气囊的展开可能会造成颈部的拉伸伤害第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理2．颈部伤害．颈部伤害•由压缩引起的颈部伤害–从顶部对头的冲击造成的，冲击对颈部产生很大的压缩载荷，并伴有弯曲载荷–头部、颈部的初始方位和表面摩擦决定了颈部所受弯曲载荷的大小第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理3．胸部伤害．胸部伤害•严重汽车碰撞事故中，作用在胸部的载荷经常大得足以折断肋骨和胸骨，撕裂胸部大动脉，心脏和肺也会被折断的肋骨端部割伤。

事故死因的35~40％是胸部大动脉被撕裂对胸部前面和侧面的撞击都会导致大动脉的破裂•由于胸腔内组织的粘弹性特性，胸部伤害的形式还决定于载荷的速度–对胸部撞击速度小于3m/s的低速载荷，胸部伤害主要是由于对胸腔的挤压造成胸部的变形或骨折–在非常高速载荷的作用下，所形成的压缩波通过胸部时，会造成肺泡组织破裂在类似拍击的作用下，也会造成肺的挫伤、心室壁的挫伤或致命的心室纤维颤动第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理3．胸部伤害．胸部伤害•正碰–乘员胸部可能与转向盘和仪表板发生高速碰撞，佩戴安全带还会受到安全带压迫，气囊过硬也会对乘员的胸部产生撞击–为减轻对乘员胸部的伤害，一方面，应减少仪表板和转向盘的后移量；另一方面，对安全带、安全气囊、吸能式转向柱进行合理设计，并采用吸能式仪表板、转向盘和内饰•侧碰–侵入乘员舱的侧围结构会从侧面高速撞击该侧乘员胸部–为减小对乘员胸部的伤害，不仅要控制侧面结构对乘员舱的侵入量，还应当减小其侵入后撞击乘员的速度第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理4．腹部伤害．腹部伤害•对腹部的伤害取决于作用力的强度和速度•内脏的伤害多为因强烈打击引起的挫伤、裂伤。

实体器官比中空器官更容易受到伤害肝脏和脾脏受伤害的频率较高，对它们的伤害会危及生命•正碰：对腹部的伤害常由于方向盘的挤压或撞击、安全带的作用造成•侧碰：对腹部的伤害一般是由侵入乘员舱的侧围结构从侧面撞击和挤压乘员腹部造成的第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理5．骨盆伤害．骨盆伤害•正碰–对骨盆的伤害通常是由于膝盖撞击仪表板造成的–大腿骨的头部被推向关节窝，如果髋部是外展的，对大腿骨向后的撞击可能引起髋关节脱臼如果大腿被挤在座椅靠背与仪表板之间，骨盆可能会在骶骨关节与骶骨分离•侧碰–车门撞击股骨大转子，导致向内侧推髋关节窝最经常出现的伤害是髋骨臼部骨折–当从侧面撞击大腿时，也常发生髋骨臼部骨折或髋关节脱臼第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理6．下肢伤害．下肢伤害•下肢由三个主要人体部位和两个高度灵活的关节组成–三个人体部位分别是大腿、小腿和脚–两个高度灵活的关节是膝关节和踝关节•正碰：–对驾驶员放脚空间的较大侵入，经常造成对下肢关节和骨骼的伤害–除非是大出血，这种伤害一般不会危及生命，但往往留下比较严重的后遗症第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理6．下肢伤害．下肢伤害1）膝关节）膝关节•膝盖与仪表板接触时，经常会发生膝盖伤害•以前的汽车碰撞事故中，会发生小腿在膝盖以下受到仪表板撞击而膝盖没有与仪表板接触的情况，这时，常会发生十字韧带的撕裂•现在，汽车仪表板下部都有一个向远离乘员方向倾斜的斜面，从而在碰撞中保护了十字韧带。

但汽车的仪表板仍然有相对较硬的表面，当膝盖与其接触时，仍会导致膝盖骨的骨折第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理6．下肢伤害．下肢伤害2）踝关节•对踝关节一般伤害的包括中间和侧面脚踝骨的骨折、跗骨颈部和胫骨末端的骨折软组织伤害包括围绕在踝关节四周的韧带撕裂•在碰撞事故中，对放脚空间的侵入会使脚向脚面相反方向或外侧弯曲这些旋转运动是导致踝关节骨折和韧带损伤的主要原因第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理6．下肢伤害．下肢伤害3）长骨骨折•下肢长骨包括股骨、胫骨和腓骨•在弯曲载荷的作用下，会发生股骨和胫骨中间折断–对于股骨，当膝盖插入较软的仪表板的时候，作用在膝盖上的力会产生这种弯曲力矩–胫骨中间折断一般由于力直接作用在骨的中段造成当小腿与仪表板底部过渡处结构撞击时，会产生这种伤害第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）乘员伤害机理6．下肢伤害．下肢伤害4）脚骨骨折•对放脚空间的侵入往往会造成脚骨损伤•如：制动踏板在碰撞中的运动会折断蹠骨，造成脚向脚面相反方向的运动，会导致在跗骨的颈部发生骨折第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（三）乘降和侵入速度对乘员伤害的影响1．“乘降”的概念•在正面碰撞乘员保护中，乘降是一个重要的概念，它是指碰撞过程中乘员的一部分初始动能在汽车减速过程中被消耗•乘降可以减小约束系统对乘员胸部的作用力，这对减轻乘员胸部、头部和颈部伤害都有利第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（三）乘降和侵入速度对乘员伤害的影响第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（三）乘降和侵入速度对乘员伤害的影响•例：第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定•乘员胸部合成加速度最大值随着乘降效率的提高而降低•汽车同样初速度条件下，将正面碰撞中车身减速度设计得小一些，汽车的压缩变形量就会大一些，就提高乘降效率，乘员胸部合成减速度就小，对乘员的伤害就小，乘员头部和颈部伤害通常也会减小正面碰撞US-NCAP（三）乘降和侵入速度对乘员伤害的影响2．车门侵入速度对乘员伤害的影响•以移动可变形壁障（MDB）从侧面撞击静止试验车为例。

在碰撞中，将发生如下的动量交换–主要动量交换发生在MDB与被撞车辆之间随着MDB速度的减小，被撞车辆的刚体速度逐渐增加，直到它们相同为止–车门与MDB之间的动量交换车门迅速获得与MDB相同的速度–侵入乘员舱的车门与静止的侧面碰撞假人（SID）接触时的动量交换被快速侵入的车门撞击后，假人在侧向方向上迅速加速第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（三）乘降和侵入速度对乘员伤害的影响第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）（一）车身抗撞性设计要求1．正面碰撞正面碰撞•1）确保乘员生存空间，减小乘员舱变形和对乘员舱的侵入•2）减小车身减速度•3）碰撞过程中车门不能打开碰撞后可以不使用工具打开车门第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）（一）车身抗撞性设计要求2．侧面碰撞．侧面碰撞•抗侧面碰撞设计应当以减小乘员舱侵入、维持乘员生存空间为重点•1）减小侧围结构对乘员舱的侵入量，防止侵入量过大时对乘员的挤压伤害•2）减小侧围结构对乘员舱的侵入速度，特别是与乘员接触时车门的速度，减轻对乘员的撞击力•3）碰撞过程中车门不能打开。

碰撞后可以不使用工具打开非碰撞侧的车门第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）（一）车身抗撞性设计要求3．后面碰撞．后面碰撞•1）减小乘员舱变形通常用后排座位R点的前移量来衡量•2）减小碰撞中车身的减速度，减轻乘员的鞭梢性伤害•3）在碰撞中维持油箱的存放空间，减小对油箱、油路挤压第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）（一）车身抗撞性设计要求4．滚翻．滚翻•1）减小乘员舱的变形量，特别是车顶的变形•2）要求碰撞过程中车门不能打开碰撞后可以不使用工具打开车门第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）（一）车身抗撞性设计要求5．低速碰撞．低速碰撞•主要避免汽车重要部件的损坏，减少因撞车带来的维修费用•要求设置低速碰撞吸能区，使低速碰撞车辆的动能主要通过低速碰撞吸能区的变形被吸收，并尽量不使低速碰撞吸能区后部的车身主要结构发生永久变形第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）（一）车身抗撞性设计要求6．行人保护．行人保护•撞行人时，汽车对行人的伤害一般包括–一次碰撞时由保险杠、前散热器罩和发动机罩前端等产生的下肢伤害–行人与发动机罩、挡风玻璃等二次碰撞时的头部伤害–受撞击后的行人与路面三次碰撞产生的伤害•车身结构设计时应将相关部位的刚度设计得软一些，以缓冲对人体的撞击•在行人保护措施中，应防止车外凸出物对行人的伤害第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（二）（二）法规中有关车身结构抗撞性的规定•美国：没有对车身结构抗撞性性进行详细规定•ECE R33对正面碰撞中被撞汽车结构的性能进行了规定，适用于M1类车辆①碰撞后，通过座椅R点的横向平面与通过仪表板最后边投影线的横向平面间的距离不小于450mm；②碰撞后，通过座椅R点的横向平面与通过制定踏板中心的横向平面间的距离不小于650mm；③放脚位置空间的左右隔板间的距离不小于250mm；④汽车地板与顶棚的距离减少量不超过10％；⑤碰撞过程中车门被不能撞开；⑥碰撞后，侧门应能不使用工具被打开•我国被动安全法规也仅对作为最终指标的乘员伤害等内容进行了规定，没有详细规定车身结构的碰撞性能第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（三）（三）NCAP进行碰撞结果评价时对结构因素的考虑进行碰撞结果评价时对结构因素的考虑•美国的NHTSA对NCAP的试验结果进行评价时，没有包括对结构因素的详细考虑•欧洲和日本的NCAP–对正面碰撞结果评价时，都考虑了结构因素的影响，关心乘员生存空间的保持和碰撞后逃逸和救援的难易度：•仪表板的运动•转向盘的运动•放脚空间的变形•踏板的运动•车门开口的变形•碰撞中车门是否打开和碰撞后车门开启的难易–在对侧面碰撞结果进行评价时，对结构因素的考虑较少第二节  车身抗撞性设计要求一、乘员伤害的原因和伤害机理二、抗撞性设计要求和对结构抗撞性的规定（一）车身抗撞性分析方法的发展（一）车身抗撞性分析方法的发展•上世纪60年代末以前，汽车对障碍物的碰撞试验是评价汽车抗撞性唯一可用的方法–缺点是研发周期长、成本高，并且无法在汽车重量和抗撞性方面使设计达到最优化•上世纪60年代以后，大量应用汽车碰撞模拟技术–通过数值模拟技术在车身结构设计中的应用，设计人员实现了对最终设计的更有效控制，减小了设计风险第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（二）碰撞模拟技术的发展（二）碰撞模拟技术的发展•上世纪70年代初，美国通用汽车公司的Kamal等人就使用图6－6所示的凝聚参数模型研究汽车的抗撞性•上世纪70年代中期，显式非线性有限元技术解决结构高速撞击问题•现在，电脑计算能力提高，商业化软件功能增强、可靠性提高第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（二）碰撞模拟技术的发展（二）碰撞模拟技术的发展•常用的显式非线性有限元软件–DYNA3D（LS-DYNA3D和OASYS-DYNA3D）–MSC/DYTRAN–ESI/PAM-CRASH–软件的核心都以美国Lawrence Livermore国家试验室在上个世纪70年代开发的DYNA公开版的理论为基础第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析BMW X5正面碰撞仿真和试验（三）碰撞模拟的应用（三）碰撞模拟的应用•设计的不同阶段，分析工作的内容不同，建模思想也不相同，用于碰撞模拟的模型有时会有较大的差别•碰撞模拟在车身结构设计中的应用分为三个阶段–概念开发阶段–结构设计阶段–结构确认阶段第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（三）碰撞模拟的应用（三）碰撞模拟的应用1．在概念开发阶段的应用．在概念开发阶段的应用•对于全新设计，在设计初期进行抗撞性分析时，主要问题是如何将对汽车被动安全性的最终要求转化为对车身结构设计的具体要求；可根据对标确定，也可通过分析的方法确定•在通过分析方法确定对车身结构抗撞性设计的具体要求时，通常采用简化模型–参数少、改动灵活、计算迅速，便于进行设计优化或对不同设计方案进行快速评估–可用于此阶段的模型：凝聚参数模型、基于有限元理论的参数化模型和基于多体理论的参数化模型–通过模型分析，可以进行结构刚度组织；可得出对主要元件刚度或吸能特性的具体要求•在概念设计阶段，对每个设计方案各主要性能的分析是同时进行的，此阶段的成果也是多种约束综合作用的结果第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（三）碰撞模拟的应用（三）碰撞模拟的应用2．在结构设计阶段的应用．在结构设计阶段的应用•要实现上一阶段提出的对主要元件特性的要求•结构分析工作主要有两类–对不同设计方案进行比较–在分析原设计方案的基础上提出改进建议•对设计方案进行评价是核心工作第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（三）碰撞模拟的应用（三）碰撞模拟的应用3．在结构确认阶段的应用．在结构确认阶段的应用•包括两个方面–需通过真实试验对以前的工作进行确认–在整个车身结构设计完成一轮之后，需使用虚拟试验的方法进行评价，如果不满意，则提出改进意见，转入相应的设计修改循环；如果满意就可以进行真实试验•在结构确认阶段所进行的工作包括对所有车身结构性能的评价，这其中很重要一项就是对车身结构抗撞性的评价•在计算条件允许的情况下，模型应当尽量详细第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（一）车身模型的建立（一）车身模型的建立1.1.几何模型的简化几何模型的简化2.2.零件有限元模型的建立零件有限元模型的建立3.3.各零件有限元网格的装配各零件有限元网格的装配4.4.各零件材料特性和厚度的给定各零件材料特性和厚度的给定5.5.点焊联接的模拟点焊联接的模拟第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（二）其它部分模型的建立（二）其它部分模型的建立1．刚硬结构的模拟．刚硬结构的模拟–刚体用来模拟结构中不变形的部分–模拟发动机、变速器和离合器等2．杆形结构的模拟．杆形结构的模拟–杆形结构，根据它们在碰撞中的表现，采用不同的模拟方式–发生严重塑性变形：用实体单元模拟–没有发生塑性变形或塑性变形很微小：用梁单元模拟–不变形：用一个或多个梁单元模拟3．机构的模拟．机构的模拟–运动副模拟，采用梁单元，通过松弛节点自由度的方式模拟4．轮胎弹性的模拟．轮胎弹性的模拟–对于车轮布置靠前的车辆，轮胎通过其弹性变形参与吸能过程，并影响前端结构的变形5．惯性的调整．惯性的调整–1）改变材料的密度–2）增加集中质量–3）改变刚体的惯性属性第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析例例•某微型客车底盘和整车的有限元模型•节点65431个•单元64825个–体单元5114个–壳单元59503个–梁单元204个–杆单元6个第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（三）模型验证（三）模型验证•建立有限元模型之后，应当用试验数据对仿真结果进行模型检验•通过试验数据检验之后，模型才可以用于进一步的研究工作第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析•进行整车或部件的碰撞模拟的目的是评价其抗撞性•通常对碰撞模拟计算结果进行的分析包括有–能量分析–力分析–变形分析–刚度分析–应力分析–减速度分析–速度分析–碰撞时序分析等第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（一）能量分析（一）能量分析•碰撞中车辆是通过结构吸能来缓冲撞击的，了解碰撞中结构内能变化情况，将为汽车碰撞中的能量管理提供依据•分析项目–碰撞过程中汽车总内能和总动能的变化情况–单个部件内能的变化情况–各零件吸能多少的比较•例：为某轿车（总质量为1300kg）的碰撞有限元模型和正面碰撞时前部主要吸能结构吸能情况对比。

碰撞模拟是按照美国NCAP规定进行的第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（二）力分析（二）力分析•分析碰撞载荷在结构中的传递情况，找到载荷传递的主要路径和次要路径，并据此开展设计•对于截面内力，只要定义了截面，就可以得到这个计算结果但由于舍入误差带来的高频干扰，这些力－时间历程的原始数据一般要经过滤波，滤波器的选取应当按照相应的标准进行第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析•（三）变形分析（三）变形分析•碰撞过程中对乘员舱的侵入是衡量车身结构抗撞性的主要内容，可通过取碰撞过程中基本不变形区上的一个点作为参考点，来进行各点的位移描述第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析评价微型客车正面抗撞性的变形量评价微型客车正面抗撞性的变形量•△L1 —仪表板后移量；通过座椅R点的横向平面和通过仪表板最后边投影线的横向距离的变化量•△L2 —转向盘上移量；转向盘中心点和参考点O的X方向距离•△L3 —转向盘后移量；转向盘中心点和参考点O的Z方向距离•△L4 —制动踏板后移量；•△L5、△L6和△L7 —前门框变形（三）变形分析（三）变形分析•通过图片或图像可定性分析车身结构的变形情况。

特别是，车身动态变形的试验数椐包含的信息量很大第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析微型客车正面碰撞开始后微型客车正面碰撞开始后20ms、、60ms和和100ms时，车身变形计时，车身变形计算结果和试验结果的对比算结果和试验结果的对比（四）刚度特性分析（四）刚度特性分析•合理组织车身结构各部位的刚度是结构抗撞性设计的重要内容•通常分析其受力与变形的关系曲线得到碰撞过程中结构截面内力的时间历程曲线和变形的时间历程曲线后，可绘出结构的刚度特性曲线  •可将刚性墙划分为几部分，分别研究各刚性墙对应车身结构的刚度情况第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（五）减速度分析（五）减速度分析•碰撞过程中车身的减速度也是评价其抗撞性的主要内容之一–使用有限元软件进行整车碰撞后，将相应的结果输出作为多体软件的输入，进行乘员及其约束系统的仿真时,车身减速度是前者为后者提供的主要数据之一–模型检验时，车身减速度试验结果与计算结果的对比也是一个重要内容•提取车身减速度时，测点位置的选择–要求测点是车身上基本不变形区上的点，并尽量减少碰撞过程中该点运动对测量结果的影响–正面和后面碰撞中，通常在B柱下方靠近B柱的位置取测量点第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（五）减速度分析（五）减速度分析•车身减速度时间历程的原始数据一般需要滤波，滤波器的选取应当按照相应的标准进行•例：•轿车正面碰撞模拟按照美国NCAP•轿车后面碰撞模拟按照美国FMVSS301•后面碰撞时，移动刚性壁障的速度被提高到了56km/h第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（六）速度分析（六）速度分析•速度分析也是经常分析的项目，如侧面碰撞中车门对乘员舱的侵入速度对于乘员伤害的情况就很重要•侧碰中车门对乘员舱的侵入速度可以通过目标点与参考点速度时间历程曲线相减得到•要求参考点是车身上基本不变形的点，如侧面碰撞中非撞击侧门槛梁上的节点第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（七）碰撞时序分析（七）碰撞时序分析•碰撞时序分析的内容是各零件在碰撞过程中参与碰撞变形或受力的时间顺序•将这种分析与前面的分析内容结合起来，往往可以发现结构设计与碰撞结果的关联第三节  车身抗撞性分析方法和模拟技术一、抗撞性分析方法和模拟技术的发展二、整车碰撞模拟模型的建立三、碰撞模拟结果的分析（一）撞击缓冲（一）撞击缓冲•在正碰和后碰中，为了减小车身的减速度，应将乘员舱前部和后部结构设计得软一些•乘员舱前、后部结构也不能设计得太软第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）安全框架（二）安全框架•为了提高框架结构抵抗载荷的能力，应当：–提高接头结构的刚度，防止发生铰链效应；–提高纵梁的轴向压缩刚度，以实现载荷的均匀分担；–提横梁的弯曲刚度•为提高结构的效率，必须合理匹配结构构件的刚度第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）车身结构与抗撞性相关的特点•对于承载式车身–存在许多薄壁梁形的结构•一般由薄板件经点焊联接后形成•截面有封闭的，也有不封闭的•接头特性对车身结构的力学性能有较大的影响–车身结构中还存在大量的板壳结构，如车门内、发动机舱、行李舱舱盖、顶盖、翼子板等• 车身结构的抗撞性主要是由薄壁梁形结构和接头组成的框架结构决定的，它们在碰撞过程中吸收大部分的碰撞动能，为乘员舱提供大部分的刚性第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）车身抗撞性设计的主要内容1．车身结构刚度组织•1）合理组织结构的吸能•2）合理组织碰撞载荷的传递：①减小乘员舱的变形或对乘员舱的侵入②为吸能结构提供牢固、稳定的支撑，保证吸能元件吸能能力的实现③使承载能力强的元件分担多的载荷，承载能力弱的元件分担少量的载荷④使尽可能多的结构元件参与载荷的传递，以提高材料的使用效率第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）车身抗撞性设计的主要内容2．车身结构刚性设计•目的是减小乘员舱在各种碰撞形式中的变形，保证乘员的生存空间•梁形结构和接头的设计，在满足重量约束条件下，达到刚度组织中对部件刚度的要求，使乘员舱的刚度满足要求第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）车身抗撞性设计的主要内容3．车身结构吸能设计•在正面和后面碰撞中，允许通过车身前部或后部结构的变形缓冲撞击，减小碰撞过程中车身的减速度•如何在车身前部或后部结构允许变形区有限的情况下很好的完成这一任务，就是车身结构吸能设计要完成的工作第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞1．车身前部结构刚度设计．车身前部结构刚度设计（（1）吸能的组织）吸能的组织第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑前部主要吸能结构的吸能对比前部主要结构截面力的对比•乘员舱前部的纵梁是主要的吸能元件，在碰撞过程中由它向后传递的碰撞力也最大•在进行吸能组织时，应充分发挥主要吸能元件的作用，使它们吸收多数的碰撞动能（一）正面碰撞（一）正面碰撞1．车身前部结构刚度设计．车身前部结构刚度设计（（2）吸能的管理）吸能的管理1）正面碰撞车身减速度脉冲的波形）正面碰撞车身减速度脉冲的波形•汽车前部碰撞吸能区有限，其利用效率非常重要，决定于碰撞中车身减速度波形的效率•用同样的方法也可由载荷-变形曲线关系定义结构吸能的效率第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑A为车身减速度与其前部变形曲线为车身减速度与其前部变形曲线所围区域的面积；所围区域的面积；A0为一个方波为一个方波或矩形脉冲的减速度－变形曲线或矩形脉冲的减速度－变形曲线（图中虚线）所围区域的面积（图中虚线）所围区域的面积（一）正面碰撞（一）正面碰撞1．车身前部结构刚度设计．车身前部结构刚度设计（（2）吸能的管理）吸能的管理1）正面碰撞车身减速度脉冲的波形）正面碰撞车身减速度脉冲的波形•方波的减速度效率是100％，是正面碰撞车身减速度的理想波形–在对后部结构最大作用力一定的情况下，同样变形时吸收的动能最多–在吸能相同的情况下，这样可以减小对后部结构的最大作用力和车身减速度波形的最大值•可通过对前部结构吸能特性的管理实现对前部结构压缩变形量的有效利用第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞1．车身前部结构刚度设计．车身前部结构刚度设计（（2）吸能的管理）吸能的管理2）吸能模式与对薄壁梁变形模式的要求）吸能模式与对薄壁梁变形模式的要求•在正面碰撞中，前部结构变形是一种轴向压溃和弯曲的混合模式–弯曲变形需要的外部做功少，结构变形倾向于以弯曲为主–弯曲是一种吸能效率较低的变形模式，对于纵梁，应尽可能使其变形模式为吸能效率较高的轴向压溃，防止出现吸能效率较低的弯曲变形模式•车身底架纵梁通常是薄壁梁形焊接结构，对这类结构变形模式的控制具有较一般化的意义第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞1．车身前部结构刚度设计．车身前部结构刚度设计（（2）吸能的管理）吸能的管理3）碰撞吸能区）碰撞吸能区•将车身前部结构划分为三个区–低速碰撞和行人保护区–相容吸能区•在此布置主要吸能结构•FF形式，发动机舱中的动力总成支撑在副车架上•动力总成质量大、刚度大，受到撞击后基本不变形。

受撞后，会随着支撑的变形向后运动，撞击前围板，造成对乘员舱的侵入，严重时会挤伤乘员因此，相容吸能区常布置在这些刚硬的结构之前–乘员舱保护区•是吸能结构与乘员舱之间的结构•这部分结构在前围板和前地板处伸到乘员舱之下第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞2．乘员舱的刚性设计．乘员舱的刚性设计（（1）载荷路径分析与设计）载荷路径分析与设计•正碰，设计碰撞传递路径时应考虑：–纵向的梁形结构是乘员舱前部结构中的主要吸能部件；–纵向压缩刚度大的结构，在吸收相同碰撞动能情况下，对后部支撑结构的作用力也大；–若乘员舱某个部位可承受较大的纵向力，则可在其前端布置纵向压缩刚度较大的吸能结构或引导纵向压缩力由此向后传递；–纵向力向后传递时，应尽量通过多个结构对其进行分流•可增强对前部传递来的纵向力的支撑能力•可减弱对各分支结构刚性的要求第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞2．乘员舱的刚性设计．乘员舱的刚性设计（（1）载荷路径分析与设计）载荷路径分析与设计•通常，乘员舱向后传递纵向力的主要路径有两条①经前纵梁、门槛梁、乘员舱底部纵梁和门槛梁向后传递•承受纵向力的能力最大，常在其前端布置主要的吸能部件•当前部结构变形较大时，前轮参与碰撞，纵向力经前轮、铰链柱下部结构和门槛梁向后传递，可以防止前部结构继续变形而使动力传动总成撞向乘员舱②经枪形梁（shotgun）和铰链柱后，分散给A柱、车门及其抗侧撞梁和门槛梁向后传递•较大的载荷会导致前门框的较大变形，使碰撞后车门开启困难，因此，此路径前部结构的吸能能力通常较小第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞2．乘员舱的刚性设计．乘员舱的刚性设计（（2）对主要元件的要求）对主要元件的要求•为满足为前部吸能结构提供牢固支撑的需要，需将乘员舱设计得刚一些–前纵梁与门槛梁间过渡结构的刚度–门槛梁的轴向压缩刚度–A柱与铰链柱的接头、A柱上接头和铰链柱下接头承受纵向力的刚度•为在偏置碰撞中有效发挥两侧结构的能力，弯曲刚度较大且与端部结构联接刚度大的前风窗下横梁和仪表板安装横梁是有益的•乘员舱结构刚度不应随着变形的增加而突然的减小，以便在碰撞速度更大时，可通过乘员舱进一步变形吸收剩余的碰撞能量第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）正面碰撞（一）正面碰撞3．其它措施．其它措施•发动机前置前驱动汽车的动力总成位于发动机舱中，在碰撞中基本不变形，为防止动力总成侵入乘员舱，可采取措施使其受到撞击后向后下方移动第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑碰撞时能使发动机向下移动的结构措施（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞•发生侧面碰撞时乘员舱允许的压缩空间有限，车身结构侧面抗撞性设计应以提高乘员舱刚度、减小乘员舱变形为主要目标第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞1．侧向撞击力的传递．侧向撞击力的传递•侧撞时，车门在侧向撞击力的作用下，将载荷传递到车门框。

如果车门内布置了抗侧撞梁，前门受到的侧向撞击力将主要被传递到铰链柱和B柱；后门受到的侧向撞击力将主要被传递到B柱和C柱•铰链柱在侧向力的作用下有向车内运动的趋势，载荷在铰链柱上端主要由前风挡下横梁和仪表板安装横梁承担；在铰链柱下端主要由车身底部横向结构承担C柱受到侧向力时，情况与此类似第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞1．侧向撞击力的传递．侧向撞击力的传递•B柱受到使其向车内弯曲的弯矩的作用–B柱中段受到侧向撞击后产生这种弯矩–车门受到侧向撞击后，其向车内运动的趋势使B柱受到向车内弯曲的弯矩的作用–对B柱向车内变形的抵抗主要来自其弯曲刚度、B柱上接头和B柱下接头对其向车内运动的抵抗刚度•通过B柱上接头，作用在B柱上的力通过车顶边梁、车顶横梁和相关的接头结构向非撞击侧传递–B柱上接头对B柱向车内运动的抵抗由车顶结构提供，主要是车顶横梁的轴向刚度、车顶边梁的弯曲刚度、A柱和C柱的弯曲刚度，还有在以上情况下各接头结构的相应刚度–通过B柱下接头，作用在B柱上的部分力被传递给门槛梁第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞1．侧向撞击力的传递．侧向撞击力的传递•作用在门槛梁上的侧向力–来自外部的直接撞击–B柱受到弯矩作用后，通过B柱下接头，使门槛梁受到向车内侧的推力和绕门槛梁中心线的扭矩的作用•门槛梁侧向力产生的弯矩作用下，门槛梁在中部产生向车内的弯曲变形，对它的抵抗来自两方面–门槛梁的弯曲刚度和其与铰链柱和C柱接头结构的弯曲刚度–车身底部横向结构对门槛梁向车内运动的抵抗•门槛梁受到的侧向力通过车身底部的横向结构被传递到非撞击侧第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞2．载荷路径设计．载荷路径设计•为减小汽车受侧撞后对乘员舱的侵入，在设计侧向撞击力传递路径时，应注意：–乘员舱横向结构对侧向结构向车内的运动或变形起重要的抵抗作用–侧围结构自身的刚度对其向车内的运动或变形也起到重要的抵抗作用–车门抗侧撞梁和B柱将侧向撞击力分流给侧围框架，并经乘员舱的横向结构传递到非撞击侧。

如何将侧围结构组织成一个刚性的整体对于减小车门对乘员舱的侵入非常重要第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞3．对主要部件刚度特性的要求．对主要部件刚度特性的要求（（1）车门）车门•通过设置抗侧撞梁，可将车门受到的载荷分散给两侧立柱，减小车门受撞击区域的变形•在设计时，应防止碰撞过程中抗侧撞梁出现受弯失稳•通过对车门铰链和门锁的设计，使车门抗侧撞梁与车身结合为一体，有利于将车门所受撞击力有效地传给两侧立柱第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞3．对主要部件刚度特性的要求．对主要部件刚度特性的要求（2）B柱•B柱抵抗向车内弯曲变形的弯曲刚度是非常重要的，希望将这个刚度设计得大一些•由于B柱各截面形状很复杂，在各截面处抵抗弯矩的能力是不一样的，它们的分布也很重要第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞3．对主要部件刚度特性的要求．对主要部件刚度特性的要求（2）B柱•汽车侧面受撞后，通常B柱中段受到的弯矩较大，为防止产生塑性铰，常采取加强措施第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞3．对主要部件刚度特性的要求．对主要部件刚度特性的要求（（3）门槛梁）门槛梁•侧撞时门槛梁主要是向车内侧的弯曲变形。

从防止这种变形的角度出发，门槛梁中部受到侧向撞击力后向车内变形的弯曲刚度大小和分布都很重要，这一点与对B柱的要求相似•为了提高门槛梁的弯曲刚度或改变其分布，可使用加强板，也可以采用填充发泡材料等办法•对车顶边梁的要求与此相似第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞3．对主要部件刚度特性的要求．对主要部件刚度特性的要求（（4）接头结构）接头结构•为了防止出现铰链效应，应当提高接头结构的刚度，以使侧面撞击载荷可以通过接头结构传递给其它主要承载结构第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）侧面碰撞（二）侧面碰撞3．对主要部件刚度特性的要求．对主要部件刚度特性的要求（（5）乘员舱底部横向结构）乘员舱底部横向结构•在侧面碰撞中，乘员舱横向结构对侧围结构起到了支撑的作用•从车身结构抗侧面碰撞设计要求的角度，应当提高它们的刚度，并防止在受到轴向载荷时发生弯曲失稳第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（三）后面碰撞（三）后面碰撞•低速后碰，抗撞性设计的主要目的是减少因维修带来的费用•当碰撞速度较大时，希望降低车身的减速度以降低乘员受鞭梢性伤害的可能，并希望乘员舱的变形小。

应通过设置吸能结构，并将后部结构设计得软一些•为防止后碰中由于后部结构变形对燃油箱的挤压，常将燃油箱布置在压缩变形区之外•当车轮参与碰撞时，形成一条新的、刚度较大的载荷路径参与对撞击的抵抗，后部结构的压缩量一般不再明显增加，因此，许多轿车的油箱布置在后轮前面第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（三）后面碰撞（三）后面碰撞•后碰中，撞击力向车前方传递的路径通常主要有两条①由后保险杠，经后纵梁，传递给门槛梁②由轮胎后部结构，经轮胎，传递给门槛梁•对于第二条载荷路径，当轮胎参与碰撞后，与前面轴向刚度较大的门槛梁接触，导致对撞击的抵抗明显增加，因此，碰撞吸能区通常被布置在轮胎后部，而将后轮作为变形限制器加以利用•通常后纵梁是后部结构的主要吸能元件•要考虑备胎的影响第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（三）后面碰撞（三）后面碰撞•为使轿车轻量化，车身后部长度有变短的趋势应当提高后部结构吸能的效率•轿车总体设计时，后纵梁在上弯部不得不采用折曲的形状，它的变形自然就成为Z字形，因此，不仅要控制其能量吸收特性，而且必须控制它的变形模式，防止发生严重的弯曲变形第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（四）滚翻（四）滚翻•车顶变形引起乘员生存空间丧失是滚翻事故中乘员伤害的主要原因之一，减小车顶的变形是设计的重点•车顶受到的来自地面的作用–前后方向载荷、侧向载荷、垂向载荷–都是通过车顶立柱及相应接头传递到刚度相对较大的车身底部和前后围结构的第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（四）滚翻（四）滚翻•为减小车顶结构在滚翻中的变形，应当通过立柱、车顶边梁/横梁和相应接头结构组成的框架整体抵抗车顶受到的载荷①合理组织框架的拓扑，将作用在局部的载荷分散给整个框架②合理匹配框架各部分的刚度，防止因应力集中造成局部失稳而导致这种机制的失效③提高立柱和车顶边梁/横梁的弯曲/轴向刚度和接头结构对来自各分支弯矩的抵抗刚度第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（五）低速碰撞（五）低速碰撞•为在低速碰撞时减少因撞车带来的维修费用，应当在汽车前端设置低速吸能区•低速吸能区一般由能量吸收式保险杠构成，也可以在其后部和前纵梁之间再布置低压缩刚度的结构，它们与主要结构的联接是可拆卸的方式第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（五）低速碰撞（五）低速碰撞•能量吸收式保险杠由保险杆外板、能量吸收体和骨架构成•按能量吸收体的不同，可分为不同的型式•能量吸收体的种类有泡沫材料、蜂窝材料、波纹管和筒状油液缓冲器等第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑这种装置通过油的粘性阻尼力抵抗碰撞，吸收撞击能量，具有能量吸收率高、热敏性能稳定等优点（六）撞行人（六）撞行人•为了减轻对行人的伤害，应当对车身结构相应部位进行软化或在其周围使用能量吸收材料•措施–为减轻行人与汽车一次碰撞的伤害，应当对保险杠、前散热器罩和发动机罩前端等部位进行软化–为减轻行人与汽车二次碰撞的伤害，应在发动机罩和挡风玻璃周围使用能量吸收材料–为防止车外凸出物对行人的伤害，车身设计时，可将门把手等装置设计成内凹式、采用具有缓冲机构的后视镜等第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑•车身结构的刚性设计–减小碰撞中乘员舱的变形•乘员舱的刚性–主要由薄壁梁形结构所组成的框架提供–梁形结构和接头是组成这种框架的基本元件形式•抗撞性设计的一般过程–根据对车身碰撞性能的要求，参考有竞争力的样车车身结构和尺寸参数，构造车身结构，组织车身各部分的刚度，而后进行碰撞仿真计算和分析，并通过试验验证第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）薄壁梁轴向受冲击后的变形模式（一）薄壁梁轴向受冲击后的变形模式•薄壁纵梁结构在轴向受到撞击后，可设计为有两种基本的变形模式：轴向压溃、弯曲•当汽车前部或后部发生正碰撞或小角度碰撞时，前、后纵梁才会出现单纯的轴向压溃变形，而通常的碰撞事故中，车身前部和后部的大多数梁形结构经常发生的是轴向压溃和弯曲的联合变形•更复杂的变形模式，如扭转，多发生于乘员舱的梁形结构与前部的纵梁结构过渡处的扭矩盒吸能结构第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（一）薄壁梁轴向受冲击后的变形模式（一）薄壁梁轴向受冲击后的变形模式•轴向折叠–对于吸能而言，轴向折叠压缩被认为是效率最高的变形模式–由于各种不稳定因素的存在，单纯的轴向折叠压缩变形模式是最难实现的第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑薄壁梁的轴向压溃变形（一）薄壁梁轴向受冲击后的变形模式（一）薄壁梁轴向受冲击后的变形模式•弯曲–吸能效率较低–在碰撞中，车身前部结构总有发生这种变形的倾向–过早损失吸能能力将彻底改变结构的压缩特性，而这种情况又通常是以一种不可预测的方式出现的，在进行车身结构抗撞性设计时，防止出现这种情况非常重要第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理1．轴向压溃变形的产生．轴向压溃变形的产生•薄壁梁轴向压溃变形的步骤：①在撞击之后轴向载荷迅速增加②载荷达到Pb，最薄弱的侧板发生局部屈曲（图a）。

在局部屈曲影响下，其它的板先后屈曲，并在整个板上产生屈曲变形波③板屈曲后，不能再支撑载荷随着板变形的增加，在楞线处产生应力集中，此处对应于半波长的中间（图b）④载荷在Pmax点达到最大值，楞线应力集中部位发生屈服与塑性变形，薄壁梁被压溃，沿着产生的压缩波开始发生折叠（图c）⑤产生第二次屈曲和屈服第一次局部屈曲时各侧面的整个板上都产生了小变形波；随后的峰值载荷都比Pmax明显减小第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理2．触发结构的应用．触发结构的应用•由薄壁梁轴向压溃、折叠的过程知，第一次局部屈曲时各侧面整个板上产生的变形波，使随后的峰值载荷都比第一个峰值载荷Pmax明显减小•可利用上述原理，使薄壁梁预先产生微小变形波，以减少轴向压缩时第一个峰值载荷的大小，称为“预压缩技术”第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理2．触发结构的应用．触发结构的应用•在薄壁梁轴向压缩第一个半波长的中间位置设计可以引起应力集中的结构，可提前触发屈区和屈服，进而减小轴向压缩时第一个峰值载荷的大小第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理3．塑性铰与弯曲变形的产生．塑性铰与弯曲变形的产生•塑性铰–由于载荷或几何的原因，在压缩过程中梁的某些部分受到弯矩的作用产生屈服，该处将产生变形，当载荷继续作用时，此处两侧的梁将有很大的转角，产生“V”形变形，发生屈服的部位起到了类似铰链的作用，通常称之为塑性铰第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理3．塑性铰与弯曲变形的产生．塑性铰与弯曲变形的产生•多数碰撞事故中，轴向压缩、弯曲甚至扭转的混合变形是薄壁梁形结构的主要变形模式•当某处出现塑性铰后，随着外部压缩载荷的进一步增加，将产生新的塑性铰，直到最后塑性铰的数量和分布将结构变成一种类似铰链联接的可动机构。

这时，结构对外部压缩的抵抗显著减小第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理3．塑性铰与弯曲变形的产生．塑性铰与弯曲变形的产生•产生塑性铰的要素①梁的某个部位受到弯矩的作用②弯矩的作用引起了屈服•防止产生塑性铰的措施①减小受弯部位所受的弯矩②增加受弯矩部位的弯曲变形刚度第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理4．防止轴向压溃过程中弯曲变形模式的发生．防止轴向压溃过程中弯曲变形模式的发生•防止产生弯曲变形模式的方向①减小受弯部位所受的弯矩应尽量使薄壁梁的轴线为直线②增加受弯部位的弯曲刚度梁的前端布置触发结构以降低的第一个峰值压缩载荷，也可减小受弯部位所受的弯矩第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理4．防止轴向压溃过程中弯曲变形模式的发生．防止轴向压溃过程中弯曲变形模式的发生•例例第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑通过对比可以发现，无触发结构的纵梁在15s时发生了明显的弯曲变形，使其能量吸收能力显著下降布置触发结构后，不仅降低了压缩载荷的第一个峰值；且由于减小了弯曲变形，获得了很好的能量吸收性能（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理4．防止轴向压溃过程中弯曲变形模式的发生．防止轴向压溃过程中弯曲变形模式的发生•增加薄壁梁受弯部位的弯曲刚度。

可通过在这些部位设置加强板的办法达到这个目的•在有些情况下，也可以利用弯曲变形模式提高汽车的抗撞性–例：发动机舱中的动力总成参与碰撞后，通过合理的设计，可以利用弯曲变形模式引导动力总成向下移动第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑（二）薄壁梁结构吸能的管理（二）薄壁梁结构吸能的管理5．提高平均压缩刚度的措施．提高平均压缩刚度的措施•提高平均压缩刚度可以整体提高薄壁梁的吸能能力–改变板厚–更换材料–布置加强板–更改截面形状等第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑•进行车身结构抗撞性设计时，应考虑新材料和新工艺的使用–性能改进–结构轻量化–节约成本等•例–激光焊接薄壁梁形结构的轴向刚度和弯曲刚度比点焊联接薄壁梁形结构的大–激光拼焊技术可在使用较少高强度材料的情况下提高结构的刚度–使用泡沫材料充填梁形结构，可提高其刚度或吸能能力第四节 结构抗撞性设计一、基本原理二、主要内容三、刚度组织与设计四、吸能设计五、材料和工艺的考虑•汽车碰撞过程是结构的复杂变形过程，涉及结构的大位移、大变形和大转动，在进行汽车碰撞模拟时一般采用非线性有限元技术方法•按照求解平衡方程组的方法，可分为隐式非线性有限元方法和显式非线性有限元方法•隐式方法–推导出的非线性平衡方程组相互耦合，需要迭代求解–隐式算法更适合求解静态或缓慢变化的非线性问题•显示方法–非线性平衡方程组相互解耦，可直接求解–使用了很多技术，使求解非线性问题的计算时间显著减小–在碰撞模拟中，显示时间积分算法具有明显的计算优势第五节  碰撞模拟的基本理论一、物体变形过程描述二、控制方程三、空间有限元离散化四、单元积分和沙漏控制五、时间积分与时间步长控制•（略）第五节  碰撞模拟的基本理论一、物体变形过程描述二、控制方程三、空间有限元离散化四、单元积分和沙漏控制五、时间积分与时间步长控制•车身结构抗撞性试验–对车身结构抗撞性分析、设计和评价所进行的试验–按照试验用途，可分为•开发性试验：用于参数获取、仿真模型验证、设计方案研究等•检验或认证性试验：用于整车和部件抗撞性评价–按照试验对象可分为•整车试验•部件试验–按照试验方法，可分为•实车试验•台车试验•台架试验第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验•实车试验–与事故的情况最接近–是综合评价被动安全性能的最基本方法–通常从乘员保护观点出发，以交通事故再现的方式，分析车辆碰撞中的乘员保护情况与车辆的抗撞性能，并以此为依据改进车辆结构设计，增设或改进车内外乘员保护装置–试验结果的说服力强，但试验费用昂贵•台车试验和台架试验基本上都是以实车碰撞试验的结果为基础确定试验条件，适合于针对零部件的试验，试验费用较低，试验稳定性好第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验•台车试验–主要用于两种情况1.乘员约束系统性能分析、设计和评价2.部件的抗冲击试验–能以较低的成本获得实车试验的某些结果，具有较高的费用成本比第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验•台架碰撞试验–包括撞击试验和拟静态强度试验–撞击试验用于评价零部件冲击能量吸收性能或在冲击下的变形情况–拟静态试验主要用于评价特性对速度不敏感部件的安全性能，可用作动态试验的补充第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验•整车碰撞试验是对汽车被动安全性能的综合评价，不仅可以用于评价碰撞过程中的乘员保护，也可以用于评价车身结构的抗撞性能•车身结构抗撞性设计过程中，不仅车身结构抗撞性设计的最终效果需要整车碰撞试验验证，而且为车身结构抗撞性设计而进行的碰撞仿真，一般也是对某种整车碰撞试验的模拟•按照碰撞形式分类–正碰–侧碰–后碰–滚翻等•整车被动安全性检验或认证的试验一般都有相关的技术规范•开发性质的整车碰撞可根据试验目的进行组织，但也都参照相应技术规范规定的试验方法第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（一）正面碰撞试验（一）正面碰撞试验•按照碰撞对象，可分为与壁障的碰撞和与实车的碰撞•汽车与壁障的正面碰撞，也有不同的形式–按碰撞角度分为，汽车与垂直于汽车行驶方向壁障的碰撞和汽车与壁障的角度碰撞–按汽车正面与壁障的重叠率，可分为100％重叠率的碰撞和偏置碰撞–按壁障刚度的不同，可分为与刚性壁障的碰撞和与可变性壁障的碰撞•车辆与车辆的碰撞试验，也有不同重叠率或碰撞角度的形式第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（一）正面碰撞试验（一）正面碰撞试验第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（二）侧面碰撞试验（二）侧面碰撞试验•按碰撞对象的不同，侧面碰撞试验可分为实车间的侧面碰撞试验和试验车与壁障的碰撞试验第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（二）侧面碰撞试验（二）侧面碰撞试验•试验车与壁障侧面碰撞的试验–移动可变性壁障MDB撞击静止试验车，又分为：垂直碰撞和角度碰撞，但都要求撞击试验车时，移动壁障的纵向中心线与试验车的纵向中心线垂直–横向移动的试验车撞击柱形障碍物，如：EuroNCAP第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验FMVSS 214（二）侧面碰撞试验（二）侧面碰撞试验•各国NCAP、被动安全性法规和标准中规定的侧面碰撞试验方法第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（三）后面碰撞试验（三）后面碰撞试验•乘员伤害的程度较轻•由燃油系统泄漏引起的火灾却会引起严重的乘员伤害•各国相关规范中规定的后面碰撞试验多用作考核碰撞中燃油系统完整性的一项试验内容•技术规范：美国的FMVSS301、欧洲的ECE R34和我国2006年开始实施的GB 20072•欧洲的ECE R32规定了M1类车辆后面碰撞试验时对乘员舱结构抗撞性的要求第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（三）后面碰撞试验（三）后面碰撞试验•技术规范规定的后面碰撞试验方法–移动壁障后部撞击试验–摆锤后部撞击试验第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验后部刚性移动壁障撞击试验（四）滚翻试验（四）滚翻试验•滚翻事故的再现比较困难，虽然试验方法很多，但是已成文的法规很少•目前，只有美国FMVSS208中规定了滚翻的台车试验方法，美国的SAE J2114也规定了这种方法。

这种试验方法重复性好并容易进行，因而，很多国家都把这个试验作为滚翻试验的一个规定项目第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（四）滚翻试验（四）滚翻试验•FMVSS208 中的台车滚翻试验–主要缺点：试验中滚翻的车辆没有向前的速度分量，适合于研究滚翻时车内乘员相对乘员舱内部的运动学和动力学第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（四）滚翻试验（四）滚翻试验•由于车辆滚翻的复杂性和多样性，除了常用的SAE J2114和FMVSS208规定的台车试验外，还有螺旋滚翻（Corkscrew）、路边滚翻（Curb trip）、SAE J996规定的翻转汽车跌落试验等形式第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（五）低速碰撞试验（五）低速碰撞试验•美国CFR581和欧洲ECE R42都从车辆前后端碰撞保护的角度，定义了车辆的低速碰撞试验•ECE R42中分别定义了纵向碰撞试验和角碰撞试验–纵向碰撞试验：质量等于被撞试验车整备质量的移动刚性壁障以4km/h的速度分别从前面和后面撞击静止的试验车辆要求碰撞时壁障表面与车辆纵向中心面垂直–角碰撞试验：移动刚性壁障以2.5km/h的速度分别从前面和后面撞击静止的试验车辆，要求碰撞时壁障表面与车辆纵向中心面成60°角•在企业进行产品开发的时候，也经常使用移动刚性壁障速度为15km/h的低速碰撞试验第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（六）行人保护试验•欧共体行人保护试验方法74/483/EEC–使用代替行人下肢和头部的冲击锤撞击汽车的前保险杠、发动机舱盖的前端和上表面–腿部模块与保险杠的碰撞试验–大腿模块和发动机舱盖前端的碰撞试验–头部模块与发动机舱盖上表面的碰撞试验•欧洲新车评估程序中也包括行人保护试验第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验•由于整车碰撞试验费用较高，对影响汽车被动安全性的重要零部件，当对其要求可以独立提出和评价时，可以通过零部件试验分析汽车被动安全性对它们性能的要求•试验方法–动态撞击试验–拟静态试验两种•零部件：车顶、侧门、门锁及门铰链、安全带及其固定点、座椅及头枕、燃油箱、转向柱、保险杠、内部凸出物等第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（一）车顶强度试验（一）车顶强度试验•评价汽车发生翻车事故时，为了确保乘员生存空间，车顶应具备的最低强度。

以减少翻车事故中因车顶挤压变形造成的对乘员伤害•欧洲和我国没有规定进行轿车车顶强度试验的标准第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（一）车顶强度试验（一）车顶强度试验•FMVSS216•规定了车顶强度的试验方法及性能要求•试验时，将车身或车辆固定在一个刚性平面上，用762mm×1829mm的刚性平板对车顶加载，加载角度为前倾5°，侧倾25°，加载初始点在加载装置下表面中心线上并距最前端254 mm在垂直于加载平板下表面向下方向，以12.7mm/s速度加载，直至载荷达到空车质量1.5倍或22246N力中的较大者为止此时，加载平板的位移不应超过127mm，试验应在120s内完成第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（二）侧门强度试验（二）侧门强度试验•侧门强度试验是评价汽车在侧面撞车时，为使侧门侵入产生的乘员伤害最小，侧门应具有的最低强度•我国的GB15743《轿车侧门强度》也规定了对轿车侧门强度的试验方法及性能要求，内容与FMVSS214基本相同第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（二）侧门强度试验（二）侧门强度试验•FMVSS214•规定了侧门强度的试验方法及性能要求•试验方法–将车身或车辆固定在一个刚性平面上，用直径为305 mm、棱边圆角半径为13 mm的刚性圆柱或半圆柱体加载。

柱体长度应保证超出车窗下边缘至少13 mm，但又不接触车窗上边缘，下端在车门最低点以上127 mm处用不大于13mm/s的速度连续加载，直到加载装置移动457 mm试验应在120s内完成，也可以不大于25.4mm/s或890N的增值逐级加载，记录载荷—变形曲线第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验（二）侧门强度试验（二）侧门强度试验•FMVSS214•要求–无座椅时，初始耐挤压力（挤压距离小于152mm）不小于10011N，中间耐挤压力（挤压距离小于305mm）不小于15572N，最大耐挤压力（挤压距离小于457mm）不小于31144N与汽车整备质量2倍力中的小者–有座椅时，初始耐挤压力（挤压距离小于152mm）不小于10011N，中间耐挤压力（挤压距离小于305mm）不小于19465N，最大耐挤压力（挤压距离小于457mm）不小于53390N与汽车整备质量3.5倍力中的小者第六节  抗撞性试验一、抗撞性试验分类二、整车碰撞试验三、零部件试验。