第五章 汽车碰撞试验与测试技术(侧面碰撞).ppt

第五章 汽车碰撞试验与测试分析技术 （侧面碰撞）,,内容提要,5.1 汽车侧面碰撞试验简介 5.2 汽车侧面碰撞评价与措施 5.3 实车碰撞试验简介 5.4 零部件台架试验方法及试验设备 5.5 零部件模拟碰撞试验方法与设备 5.6 集成的安全系统图示 5.7 几种汽车安全性评价系统 5.8 NCAP的前世今身,5.1 汽车侧面碰撞试验简介,5.1.1 前言 从2000 年中华人民共和国道路交通事故统计资料显示： 正面碰撞事故12.852 万次，占交通事故的20.83%，侧面碰撞事故21.2292万次，占34.41%，超过了正面碰撞13.58% 从死亡人数看，侧面碰撞比正面碰撞少4.27%，而受伤人数，侧面碰撞要比正面碰撞多7.59%[1] 由此可见，侧面碰撞是我国发生频次较高、造成严重受伤人数较多的交通事故5.1.2 国际侧面碰撞试验法规及异同点,移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、形状不同； 碰撞形态不同； 试验用假人不同； 碰撞速度不同； 碰撞点的位置不同； 乘员伤害指标也略有不同特点：欧、美现有的汽车侧面碰撞试验方法不同点较多 区别：,碰撞法规： FMVSS2147法规《车门侧压静强度》； ECE法规《侧碰撞保护》(1991年)； ISON123法规《侧碰撞保护》。

各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较,表5-1. 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表,各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较,表5-2各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续）,5.1.3 我国汽车侧面碰撞试验,从汽车侧面碰撞法规草案的起草工作和2002 年中国汽车技术研究中心开展的三例实车侧面碰撞试验都证实，我国汽车侧面碰撞评价方法基本参照欧洲ECER95 法规5.1.3 我国汽车侧面碰撞试验,定义：安装在滑车前面的可变形障碍物以时速50公里/小时（30迈）的速度，从侧面撞向试验车辆的驾驶员侧，滑车中心应正对车侧最凸处的95%处，以此来模拟侧面碰撞4,侧面撞柱碰撞,V=29 km/h,汽车侧面碰撞,5.1.4 侧面碰撞评估试验,美国新车侧撞评估试验,澳大利亚, 欧洲, 日本新车侧撞评估试验 美国IIHS侧撞试验,5.1.4 侧面碰撞评估试验 侧撞评估试验(欧洲, 澳大利亚, 日本),头/颈 胸 臀/腿,50公里/小时,,5.1.4 侧面碰撞评估试验(IIHS, 56公里/小时),5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验,2011年7月6日下午2点，中国汽车技术研究中心碰撞实验室对上海大众汽车有限公司生产的大众汽车牌/VOLKSWAGEN SVW71411AR型轿车（Polo2011款 1.4 MT致尚版）完成了“可变形移动壁障侧面碰撞试验”。

5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验,,,,5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验,,,,,,5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验,,,,,,5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验,,,,上一页1234567下一页,,5.1.6侧撞柱试验(29公里/小时),定义：被测车辆以时速29公里/小时（18迈）的时速冲向一直径为254mm的刚性圆柱因为圆柱相对车身十分狭窄，所以通常会从侧面冲击进车内 （约有四分之一的重伤甚至是致命的伤害时发生在侧面碰撞上的许多事故发生在一辆车撞向另一辆车的侧面，然而在德国却有半数以上的侧面碰撞对象是电线杆或大树等柱状物体15,5.1.6侧撞柱试验,？,结构／门构成；,？,？,,内容提要,5.1 汽车侧面碰撞试验简介 5.2 汽车侧面碰撞评价与措施 5.3 实车碰撞试验简介 5.4 零部件台架试验方法及试验设备 5.5 零部件模拟碰撞试验方法与设备 5.6 集成的安全系统图示 5.7 几种汽车安全性评价系统 5.8 NCAP的前世今身,5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.1 车身变形的评价方法 汽车侧面碰撞试验是采用移动变形壁障以50km/h 的速度撞击驾驶员侧车身，撞击基准线为过驾驶员座椅R 点的汽车横截面与车门的交线。

当车身变形满足以下要求时以为合格： ( 在侧面碰撞试验过程中，车门不得开启；) (1) 碰撞试验后，不使用工具，应能打开足足数目能使乘员正常进出的车门，以保证所有乘员都能撤离；同时，能够将假人从约束系统中解脱出来，并从车辆中取出； (2) 碰撞后安全带不能断裂，安全带扣不能脱开； (3) 所有内部构件在脱落时都不应露出锋利的突出物或锯齿边，而增加乘员受伤的可能性； (4) 在不增加乘员受伤危险性的情况下，答应出现由永久变形而产生的断裂； (5) 碰撞试验后，若燃油供给系统存在液体连续泄漏，那么，泄漏速率不得超过30g/min；假如来自燃油供给系统的液体与来自其它系统的液体混合，且不同的液体不轻易分离和辨认，那么，在评定连续泄漏时，收集到的所有液体都应计进5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.2 侧面碰撞假人的评价方法 试验采用EuroSID-I 侧面碰撞假人来考核汽车对乘员的伤害，侧面碰撞假人考核的内容比正面碰撞假人要多，其评价指标如下： 5.2.2.1 头部伤害指数HIC HIC 的计算公式为： 式中 a——表示假人头部质心的三向合成加速度（1000Hz 滤波），用重力加速度g 的倍数表示； t1，t2——碰撞过程中所选择的两个时刻，它们应使上式计算结果达到最大值，单位为s。

HIC 值应小于或即是1000，当没有发生头部接触时，则不必丈量或计算HIC 值，只记录“无头部接触”5.2汽车侧面碰撞,5.2.2.2 胸部性能指数 胸部性能指数包括肋骨变形指数和胸部粘性指数，其中肋骨变形指数由实际丈量得到，胸部粘性指数是计算结果目前胸部粘性指数不作为考核指标，只作参考 (1) 肋骨变形指数（RDC）表示肋骨在受撞击时的最大变形位移量，RDC 应小于或即是42mm； (2) 粘性指数（VC）应小于或即是1.0m/s，VC 是由瞬时产生的肋骨压缩量和变形速率的乘积求得，两者均由肋骨的变形获得t 时刻，肋骨的压缩量为经180Hz 滤波以后的肋骨变形量与假人胸部宽度一半（金属肋骨为0.14m）的比值，即： C(t)=D(t)/0.14t 时刻的肋骨变形速率按下式求得： 式中 D(t)——t 时刻滤波后的变形量（m）； δt——变形丈量的时间间隔（s），最大值为125×10-6s 粘性指数即为MAX{C(t) ﹒V(t)}5.2汽车侧面碰撞,5.2.2.3 腹部性能指数 腹部力的峰值（APF）应小于或即是2.5 kN 的内力（外力相当于4.5 kN），它是由安装在假人碰撞侧腹部表面下39mm 处的三个力传感器测得的力经过600Hz 滤波后累加所得的最大值。

5.2.2.4 骨盆性能指数 耻骨合成力峰值（ PSPF）应小于或即是6kN，由安装在假人骨盆耻骨位置的力传感器输出经600Hz 滤波后得到5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.3 改善汽车侧面碰撞安全性的措施 从满足汽车侧面碰撞试验的评价要求出发，要进步汽车抗侧面碰撞的安全性，需要对汽车侧面的车身结构进行适当的改进，主要从以下二方面考虑： ①尽可能减少车门的陷进量，保证碰撞后假人盆骨四周有足够的空间； ②尽可能地降低侧面碰撞过程中传递给假人的撞击，即降低二次碰撞速度，从而降低侧面碰撞假人的伤害值5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,图 侧面碰撞理想变形量,,,5.2.3.1 减少车门变形措施,5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.3.1 减少车门变形措施 图1 所示d 表示车门内侧间隔座椅外侧的最小间隙，侧面碰撞时车身理想的变形量要求小于即是d，这样能够保证乘员在发生侧面碰撞后能有足够的生存空间，及时离开事故车辆 要达到这一要求，最有效的方法是 1.在车门中增加车门防撞杆； 2.其次可以对座椅横梁、门槛加强梁、窗台加强板、B 柱进行适当的加强； 3.最后，要保证A/B/C 柱与顶盖、门槛的接合良好，包括门铰链和门锁的可靠性。

由于车门所受的力终极传递给门框，由门框来承受，所以门框的坚固程度将会影响到车门的变形量，门铰链和门锁的可靠性直接关系到碰撞过程中车门是否开启或脱落假人和车门之间的空间关系,车门侵入速度波形,5.2.3.1 减少车门变形措施,5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施 对车身侧面的加强，会在一定程度上增加碰撞过程中汽车侧向加速度，这与降低二次碰撞速度是相矛盾的，因此在对车身侧面加强的同时一定要兼顾到二次碰撞速度的变化5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施 从国外的试验统计结果显示，侧面碰撞时，人体胸部的伤害值与B 柱腰带（乘员胸部高度位置，如图2 所示）撞击假人的速度成正比图3同时，在实际试验中也发现B 柱在变形过程中，腰带处的变形速度最大， 如图2 所示图3 实车侧面碰撞仿真模型,图2 B 柱腰带 位置,5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施 要降低侧面碰撞中乘员胸部的伤害，必须对B 柱的结构进行优化，降低B 柱腰带处的塑性变形速度，如图4 中点划线所示图2 B柱腰带位置,,,图4 B柱变形及速度分布曲线,5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施 降低腹部和骨盆伤害同样必须降低对应人体腹部和骨盆位置车身的变形速度，可以采用以下措施： 1.在车门内部对应位置增加特殊吸能材料，减少传递到车门内板的撞击能量，从而降低车门内侧的变形速度； 2.通过加强座椅骨架刚度，依靠座椅的支撑和缓冲，来降低二次碰撞速度。

5.2 汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.4 应用实例 为了证实上述方法的可行性，经过试验验证过的整车有限元模型，对驾驶员侧车门的窗台加强板和防撞杆、座椅横梁、门槛加强梁以及B 柱腰带位置进行了适当加强，其他零件模型保持不变 在同样的仿真条件下，对改进后整车模型进行侧面碰撞模拟计算，仿真模型如图3 所示，仿真结果如图5 至图6 所示图5 仿真结果（1） 图6 仿真结果（2）,5.2汽车侧面碰撞评价与措施,从改进后模型的侧面碰撞仿真结果显示：相对改进前的仿真结果，车身侧面的变形量和B 柱腰带处变形速度有明显减少，假人胸部、腹部和骨盆的伤害指标有明显降低，但头部伤害指标有增加趋势5.2汽车侧面碰撞评价与措施,5.2.5 结论 通过将改进的整车侧面碰撞仿真结果与改进前的仿真结果及试验结果的比较，可以得到以下结论： (1)加强汽车地板、门框和车门能够减小汽车侧面碰撞时汽车的变形，确保乘员的生存空间； (2)二次碰撞速度是人体胸部伤害值的重要影响因素，降低B 柱的二次碰撞速度能明显降低碰撞时人体胸部的伤害 对车身侧面的加强和增加吸能材料能减少碰撞对人体腹部和骨盆的伤害，但会增加对人体头部的伤害，因此在对车身加强时应进行优化设计。

内容提要,5.1 汽车侧面碰撞试验简介 5.2 汽车侧面碰撞评价与措施 5.3 实车碰撞试验简介 5.4 零部件台架试验方法及试验设备 5.5 零部件模拟碰撞试验方法与设备 5.6 集成的安全系统图示 5.7 几种汽车安全性评价系统 5.8 NCAP的前世今身,5.3 实车碰撞试验简介,5.3.1实车碰撞试验特点： 是在0.1s内完成的不可重复再做的试验综合了机械运动学、电子学、光学、计算机等科学技术，且试验要用真实车辆和许多一次性消耗材料，成本很高，任何小的失误都可能造成巨大损失,撞行人试验,头: 头部受伤判据 大腿: 受力/弯曲 小腿:受力/弯曲/剪力,车顶强度试验,美国政府法规: 静力下压12.5CM, 最大抗压力必须达到车重的1.5倍. 最新美国法规(2008年生效), 最大抗压力必须达到车重的2.5倍.,5.3.2实车碰撞试验程序,（1）试验车辆质量：空载质量十行李质量十假人质量（两个假人质量） （2）燃油箱：抽出全部燃油，加入92％～94％油箱容积的水或其它不易燃液体 （3）。