碰撞標準及CAE分析

碰撞標準分析 一、碰撞法規(guī)的背景v1.我國交通事故死亡人數(shù)居高不下v2.我國萬車死亡人數(shù)居世界前位，我國汽車保有量是美國的1/10，每年萬車死亡人數(shù)是美國的5倍。2006年交通死亡人數(shù)約9萬五千v3.我國交通事故死亡人數(shù)高的原因v 1).道路交通法規(guī)不完善,人的交通意識淡薄v 2).道路設施不完善,人車混行v 3).車輛技術(shù)法規(guī)不完善,車輛技術(shù)狀況差 v碰撞交通事故最多，傷亡最大！ 二、碰撞法規(guī)v GB 11553-03 碰撞標準v 1.正面碰撞v 1). 要求：v 1.1 頭部性能指標 HPC1000v 1.2 胸部性能指標 ThPC75 mmv 1.3 大腿性能指標 FPC10 KNv 1.4 試驗中，車門不得開啟，前門鎖不得鎖止 試驗后，至少有一個車門能打開 1.5 試驗中，燃油不得泄露 1.6 試驗后，前5min 燃油泄漏速率 30 g/min 2).試驗條件：v2.1 0障壁正面碰撞，障壁寬3m,高1.5m,v 質(zhì)量 7x10000 kgv2.2 車輛速度 50km/h,車輛不得靠自身驅(qū)動v2.3 空車，燃油箱注水90%v2.4 可調(diào)轉(zhuǎn)向盤和駕駛座椅處在中間位置v2.5測量按ISO 6487v HPC=(t2-t1)1/t2-t1 t2t1adt2 va- 頭部重心位置上三向合成加速度值vt2-頭部接觸終了時間vT1-頭部接觸開始時間v3).各國碰撞標準的差異(圖2) v v4).不同試驗形式的分析v4.1 0正面碰撞-車身前端全部參與碰撞,車體碰撞加速度最大,人的頭部,胸部傷害最大,主要考核乘員約束系統(tǒng)v4.2 40% ODB碰撞-車身前端部分參與碰撞,車身變形大,乘員艙嚴重侵入會造成乘員的傷害,人的大腿傷害較大,主要考核安全車身v4.3 左右30碰撞-車身前端部分參與碰撞,車身的變形,使乘員艙嚴重侵入,會造成乘員的傷害,人的胸部傷害較大 v5).碰撞相容性v5.1對方受害車輛,司機容易受到傷害,，v5.2重量相對較輕車輛,司機容易受到傷害,，車身前端剛度須加強 v.3自重1100kg肇事車輛，雙方司機受傷害最小（圖3） 2.后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求v1）技術(shù)要求v按GB 200072-06，2006年7月1日實施v1.1試驗中，燃油不得泄漏v1.2試驗后燃油泄漏，前5min 燃油泄漏速率 30 g/minv1.3 燃油不得燃燒v1.4 蓄電池保持原來位置 2）.試驗條件v2.1 碰撞裝置，鋼制，寬 2.5 m,高 0.8mv 表面為厚20mm膠合板，下邊緣離地175mmv2.2 碰撞裝置可固定在移動車上或作為擺錘一 部分，移動車和碰撞裝置總重（1100+/-20 ）kgv2.3 碰撞速度（50+/-2）km/hv2.4 車輛為整備質(zhì)量，注入90%燃油，可超重10%v2.5 駐車制動 3.側(cè)面碰撞 （GB 200071)v1）.技術(shù)要求v1.1 頭部性能指標 HPC1000 或頭部無接觸v1.2 肋骨變形指標 RPC 42 mmv1.3 粘性指標VC 1.0 m/sv1.4 骨盆性能指標，恥骨結(jié)合力峰值v PSPF 6kNv1.5 腹部性能指標，腹部力峰值APF 2.5kN內(nèi)力，相當于4.5kN外力 v1.6 試驗中，車門不得開啟，試驗后，有足夠數(shù)量車門能打開，使乘員逃逸v1.7 試驗后，若有內(nèi)部構(gòu)件脫落，不得產(chǎn)生鋒利或鋸齒邊v1.8 允許有不傷害乘員的永久變形，脫落 1.9 試驗后，燃油泄露前5min 燃油泄漏速率 30g/min 2).試驗條件v 2.1移動變形壁障速度（50 +/- 1 ）km/hv 2.2 移動變形壁障由碰撞塊和移動車組成，總重（950+/-20）kg,碰撞塊鋁制，總寬1.5m ,高0.5mv 2.3 空載+100 kg ,油箱注入90%水v 2.4 碰撞側(cè)車窗關(guān)閉，車門不鎖止v 2.5 可調(diào)轉(zhuǎn)向盤和駕駛座椅處在中間位置，v 2.6 碰撞位置對準R點+/- 25mm,對準精度10 mmv 2.7碰撞側(cè)在駕駛員側(cè)，假人50%百分位EuroSID/ 4.碰撞特例v1). 正面柱碰撞-車身前端部分參與碰撞,車身的變形,使乘員艙嚴重侵入,有時人的胸部傷害較大v2）側(cè)面柱碰撞人的頭部胸部傷害較大，高于側(cè)面碰撞 三、汽車結(jié)構(gòu)設計如何減小碰撞傷害v1.安全氣囊-緩和，減小沖撞力v2.自動鎖緊式安全帶-減小人體沖撞加速度v3.吸能式保險杠v4.車門防撞桿v5.車身前端縱梁剛度v6.發(fā)動機副車架剛度與車身前縱梁剛度匹配v7.車門框和車門剛度v8.潰縮式轉(zhuǎn)向柱-減小胸部傷害 v四、新車安全評價體系（NCAP）v1. 非官方的權(quán)威行業(yè)組織對進入市場的新車安全評價v2. 評價按星級，分1、2、3、4、5個等級v 33 40v 25 32v 17 24v 9 16v 0 8 v3. 碰撞法規(guī)是強制性，及格級，新車進入市場的門檻。NCAP 則更好反映新車安全性能v4. C-NCAP：試驗項目：v1）.正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗 16 分v2）.正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗 16 分v3）.可變形壁障側(cè)面碰撞試驗 16 分v計分項目：安全帶提醒裝置 2 分v 側(cè)面安全氣囊和氣簾 1 分v全部總分 51 分 相當于E-NCAP v國家強制性法規(guī)相當于 2 星級 五、CAE碰撞仿真分析v當車輛發(fā)生正面碰撞時，為保護車內(nèi)乘員的安全，根據(jù)汽車碰撞損傷機理可知碰撞車輛需要具備的基本特性是：v要保證乘員足夠的生存空間，即乘坐室不應發(fā)生過大的碰撞變形（包括車輪、發(fā)動機、變速器等剛性部件不得侵入駕駛室）。v除乘坐室以外的車體結(jié)構(gòu)部分（前碰撞時為前部結(jié)構(gòu)）應盡可能多的變形，以合理的吸收撞擊能量，使得作用于乘員身體上的力和加速度值不超過人體的耐受極限等。 正面碰撞CAE分析 80ms整車碰撞變形情況 120ms縱梁碰撞變形情況：縱梁的變形情況可以判斷出整個車的碰撞性能的好壞，皺褶壓縮的變形量最大，最有利于吸收碰撞能量。 門框測量變形(mm）L1 -1.5 L2 -13.7 L3 -18.8 L4 -13.2 L5 -1.3門框的最大壓縮量為18.8mm，根據(jù)已經(jīng)有的實驗數(shù)據(jù)，門框的最大變形量在40mm時，仍然能夠打開 方向盤的最大后移量法規(guī)規(guī)定為不超過127mm，最大的胸部壓縮量為75mm，本次模擬中方向盤的最大后移量為77.65mm，預測假人的胸部壓縮量能夠達到法規(guī)的要求。 B柱的加速度為44.5g，根據(jù)同捷公司已有的實驗數(shù)據(jù)，當B柱左側(cè)的最大加速度達到106.24g，安全氣囊未打開的情況下，假人的頭部損傷值為679，據(jù)此可以估計，假人的HPC值能夠達到法規(guī)的要求。 發(fā)動機的整個運動軌跡為下沉運動，這可以避免發(fā)動機對前圍板造成過大的穿透作用，從而對假人的腿部造成傷害，由此可以預測，假人的大腿損傷值低于法規(guī)規(guī)定的10KN以下。 側(cè)面碰撞CAE分析 120ms整車碰撞變形情況 直接關(guān)系到對人體的傷害程度的應在27點，37點區(qū)域，其最大位移為235.0mm，車門的變形輪廓為后門第1，2，3，11 部位發(fā)生翹曲。據(jù)已經(jīng)有的實驗數(shù)據(jù)，最大變形達到342mm，假人胸部和腹部損傷指標仍在規(guī)定的范圍以內(nèi)，因此，側(cè)碰撞假人不會受到大的傷害。 右側(cè)門框的變形量列表(mm)L1 0.1 L2-0.6 L3-0.5 L4-0.2 L5-0.2 L6-1.6 L7-1.2 L8-0.3法規(guī)規(guī)定，碰撞以后，必須能夠打開足夠數(shù)量的車門，使乘員能正常進出，為此，測量出右側(cè)門框的變形量基本上不發(fā)生變化，在碰撞以后，能夠打開的。 vCAE分析建立轉(zhuǎn)向盤的移動，車門和門框的變形基礎上，間接的，與假人傳感器直接測量數(shù)據(jù)比較，存在一定的誤差。v采用與標桿車比較的計算方法，在相同的假設和邊界條件下，比較計算結(jié)果。可認可。