碰撞标准及CAE分析

碰撞标准分析 一、碰撞法规的背景v1.我国交通事故死亡人数居高不下v2.我国万车死亡人数居世界前位，我国汽车保有量是美国的1/10，每年万车死亡人数是美国的5倍。2006年交通死亡人数约9万五千v3.我国交通事故死亡人数高的原因v 1).道路交通法规不完善,人的交通意识淡薄v 2).道路设施不完善,人车混行v 3).车辆技术法规不完善,车辆技术状况差 v碰撞交通事故最多，伤亡最大！ 二、碰撞法规v GB 11553-03 碰撞标准v 1.正面碰撞v 1). 要求：v 1.1 头部性能指标 HPC1000v 1.2 胸部性能指标 ThPC75 mmv 1.3 大腿性能指标 FPC10 KNv 1.4 试验中，车门不得开启，前门锁不得锁止 试验后，至少有一个车门能打开 1.5 试验中，燃油不得泄露 1.6 试验后，前5min 燃油泄漏速率 30 g/min 2).试验条件：v2.1 0障壁正面碰撞，障壁宽3m,高1.5m,v 质量 7x10000 kgv2.2 车辆速度 50km/h,车辆不得靠自身驱动v2.3 空车，燃油箱注水90%v2.4 可调转向盘和驾驶座椅处在中间位置v2.5测量按ISO 6487v HPC=(t2-t1)1/t2-t1 t2t1adt2 va- 头部重心位置上三向合成加速度值vt2-头部接触终了时间vT1-头部接触开始时间v3).各国碰撞标准的差异(图2) v v4).不同试验形式的分析v4.1 0正面碰撞-车身前端全部参与碰撞,车体碰撞加速度最大,人的头部,胸部伤害最大,主要考核乘员约束系统v4.2 40% ODB碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身变形大,乘员舱严重侵入会造成乘员的伤害,人的大腿伤害较大,主要考核安全车身v4.3 左右30碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身的变形,使乘员舱严重侵入,会造成乘员的伤害,人的胸部伤害较大 v5).碰撞相容性v5.1对方受害车辆,司机容易受到伤害,，v5.2重量相对较轻车辆,司机容易受到伤害,，车身前端刚度须加强 v.3自重1100kg肇事车辆，双方司机受伤害最小（图3） 2.后碰撞燃油系统安全要求v1）技术要求v按GB 200072-06，2006年7月1日实施v1.1试验中，燃油不得泄漏v1.2试验后燃油泄漏，前5min 燃油泄漏速率 30 g/minv1.3 燃油不得燃烧v1.4 蓄电池保持原来位置 2）.试验条件v2.1 碰撞装置，钢制，宽 2.5 m,高 0.8mv 表面为厚20mm胶合板，下边缘离地175mmv2.2 碰撞装置可固定在移动车上或作为摆锤一 部分，移动车和碰撞装置总重（1100+/-20 ）kgv2.3 碰撞速度（50+/-2）km/hv2.4 车辆为整备质量，注入90%燃油，可超重10%v2.5 驻车制动 3.侧面碰撞 （GB 200071)v1）.技术要求v1.1 头部性能指标 HPC1000 或头部无接触v1.2 肋骨变形指标 RPC 42 mmv1.3 粘性指标VC 1.0 m/sv1.4 骨盆性能指标，耻骨结合力峰值v PSPF 6kNv1.5 腹部性能指标，腹部力峰值APF 2.5kN内力，相当于4.5kN外力 v1.6 试验中，车门不得开启，试验后，有足够数量车门能打开，使乘员逃逸v1.7 试验后，若有内部构件脱落，不得产生锋利或锯齿边v1.8 允许有不伤害乘员的永久变形，脱落 1.9 试验后，燃油泄露前5min 燃油泄漏速率 30g/min 2).试验条件v 2.1移动变形壁障速度（50 +/- 1 ）km/hv 2.2 移动变形壁障由碰撞块和移动车组成，总重（950+/-20）kg,碰撞块铝制，总宽1.5m ,高0.5mv 2.3 空载+100 kg ,油箱注入90%水v 2.4 碰撞侧车窗关闭，车门不锁止v 2.5 可调转向盘和驾驶座椅处在中间位置，v 2.6 碰撞位置对准R点+/- 25mm,对准精度10 mmv 2.7碰撞侧在驾驶员侧，假人50%百分位EuroSID/ 4.碰撞特例v1). 正面柱碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身的变形,使乘员舱严重侵入,有时人的胸部伤害较大v2）侧面柱碰撞人的头部胸部伤害较大，高于侧面碰撞 三、汽车结构设计如何减小碰撞伤害v1.安全气囊-缓和，减小冲撞力v2.自动锁紧式安全带-减小人体冲撞加速度v3.吸能式保险杠v4.车门防撞杆v5.车身前端纵梁刚度v6.发动机副车架刚度与车身前纵梁刚度匹配v7.车门框和车门刚度v8.溃缩式转向柱-减小胸部伤害 v四、新车安全评价体系（NCAP）v1. 非官方的权威行业组织对进入市场的新车安全评价v2. 评价按星级，分1、2、3、4、5个等级v 33 40v 25 32v 17 24v 9 16v 0 8 v3. 碰撞法规是强制性，及格级，新车进入市场的门槛。NCAP 则更好反映新车安全性能v4. C-NCAP：试验项目：v1）.正面100%重叠刚性壁障碰撞试验 16 分v2）.正面40%重叠可变形壁障碰撞试验 16 分v3）.可变形壁障侧面碰撞试验 16 分v计分项目：安全带提醒装置 2 分v 侧面安全气囊和气帘 1 分v全部总分 51 分 相当于E-NCAP v国家强制性法规相当于 2 星级 五、CAE碰撞仿真分析v当车辆发生正面碰撞时，为保护车内乘员的安全，根据汽车碰撞损伤机理可知碰撞车辆需要具备的基本特性是：v要保证乘员足够的生存空间，即乘坐室不应发生过大的碰撞变形（包括车轮、发动机、变速器等刚性部件不得侵入驾驶室）。v除乘坐室以外的车体结构部分（前碰撞时为前部结构）应尽可能多的变形，以合理的吸收撞击能量，使得作用于乘员身体上的力和加速度值不超过人体的耐受极限等。 正面碰撞CAE分析 80ms整车碰撞变形情况 120ms纵梁碰撞变形情况：纵梁的变形情况可以判断出整个车的碰撞性能的好坏，皱褶压缩的变形量最大，最有利于吸收碰撞能量。 门框测量变形(mm）L1 -1.5 L2 -13.7 L3 -18.8 L4 -13.2 L5 -1.3门框的最大压缩量为18.8mm，根据已经有的实验数据，门框的最大变形量在40mm时，仍然能够打开 方向盘的最大后移量法规规定为不超过127mm，最大的胸部压缩量为75mm，本次模拟中方向盘的最大后移量为77.65mm，预测假人的胸部压缩量能够达到法规的要求。 B柱的加速度为44.5g，根据同捷公司已有的实验数据，当B柱左侧的最大加速度达到106.24g，安全气囊未打开的情况下，假人的头部损伤值为679，据此可以估计，假人的HPC值能够达到法规的要求。 发动机的整个运动轨迹为下沉运动，这可以避免发动机对前围板造成过大的穿透作用，从而对假人的腿部造成伤害，由此可以预测，假人的大腿损伤值低于法规规定的10KN以下。 侧面碰撞CAE分析 120ms整车碰撞变形情况 直接关系到对人体的伤害程度的应在27点，37点区域，其最大位移为235.0mm，车门的变形轮廓为后门第1，2，3，11 部位发生翘曲。据已经有的实验数据，最大变形达到342mm，假人胸部和腹部损伤指标仍在规定的范围以内，因此，侧碰撞假人不会受到大的伤害。 右侧门框的变形量列表(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法规规定，碰撞以后，必须能够打开足够数量的车门，使乘员能正常进出，为此，测量出右侧门框的变形量基本上不发生变化，在碰撞以后，能够打开的。 vCAE分析建立转向盘的移动，车门和门框的变形基础上，间接的，与假人传感器直接测量数据比较，存在一定的误差。v采用与标杆车比较的计算方法，在相同的假设和边界条件下，比较计算结果。可认可。