汽车侧面碰撞安全性研究探讨.docVIP

根据事故统计，国外交通事故死亡人数中，因正面碰撞导致死亡的接近70%，因侧面碰撞导致死亡的接近30%。在我国由于交通法规执行情况及道路使用状况的特殊性，由侧面碰撞导致死亡的比例高于国外。我国1998年汽车侧面碰撞事故的发生率占整个交通事故的31.56%，严重受伤人数占30.15%，都超过了正面碰撞事故。 ??? 在欧洲、美国、日本等汽车工业发达国家，正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞等常见事故形态都已列入安全法规体系中，而在我国目前还没有通过正式的汽车侧面碰撞法规，对侧面碰撞安全的研究刚开始不久。在我国积极开展侧面碰撞的保护性能及相应法规和试验方法的制定，对于提高我国汽车产品的安全性能，加快汽车产业的发展具有重要意义。中国目前正在为侧面碰撞法规做准备工作，预计2006年实施。 ??? 1 欧美侧面碰撞安全法规比较分析 ??? 为了提高汽车的碰撞安全性，欧美各发达国家先后制定和实施了相应的技术法规，通过汽车安全法规的强制实施，促进汽车厂家切实改进产品安全性。这一系列法规中著名的是由美国国家公路交通安全局（N HTSA）制定推行的美国联邦机动车安全法规（FMVSS），以及欧洲经济委员会法规（ECE），其中关于侧面碰撞试验的法规分别是FMVSS214和ECE R95。在汽车安全法规的约束下，美国、欧洲等国家和地区的汽车，特别是轿车安全性达到很高的技术水平。 ??? 美国与欧洲现有的侧面碰撞法规试验，几乎完全不同，差异很大，主要表现在：①移动变形壁障的质量、尺寸、形状及刚度特性不同；②碰撞形态不同（如图1和图2所示）；③实验所用假人不同；④碰撞速度不同；⑤碰撞位置不同；⑥乘员伤害指标不同。其中，美国侧面碰撞法规试验中碰撞形式为27°碰撞角（即台车纵轴线与台车运动方向之间的夹角）；而欧洲ECE R95中规定，碰撞形式为0°角碰撞（即移动变形壁障台车纵轴线与被试验车辆纵轴线垂直）。表1列出了美国与欧洲侧面碰撞法规的试验方法及评价指标值。 美国FMVSS214 法规，除包含动态试验外，还包含准静态试验的要求。准静态试验规定，用直径为305mm的刚性圆柱或半圆柱状加载体，以不超过12.7mm/s匀速分别向轿车的前门和后门中点施加水平的横向载荷，挤压距离为0～457mm，加载过程中避免加载体旋转或者偏离运动方向，测试必须在120s内完成，以载荷—变形曲线评价车体侧面的抗力。具体的要求见表2。 在侧面碰撞试验评价指标方面，美国以加速度为评价指标，而欧洲规定以碰撞假人被撞部位的挤压位移量和所受的载荷为评价指标。美国将侧面碰撞时最易于被撞的人体部位——胸部和骨盆作为伤害指标测量点，欧洲的伤害指标测量点则包括头部、腹部及肋骨等要害部位。如图3 示。 2 车侧面碰撞研究方法 ??? 2.1侧面移动变形壁障 ??? FMVSS214和ECER95中规定的侧面碰撞试验法规中的移动变形壁障，代表一辆“平均的标准车”，移动壁的质量代表该地区使用车辆的平均质量；移动壁前端是由铝蜂窝材料制成的吸能壁障，用于模拟该地区使用车辆前端碰撞时的平均刚度。 ??? 1）FMVSS214移动变形壁障。美国侧面碰撞试验用可变形移动障碍壁（Moving DeformableBarrier，简称MDB），由两个单元构成，一个为主体部分，另一个为前端保险杠部分，铝制蜂窝结构，大小形状如图4所示，具体尺寸及刚度见文献。 2） CER95移动变形壁障。欧洲可变形移动障碍壁MDB由6个500mm×250mm单元组成，每三个一排叠置成两排，底端一排突出60mm，大小形状如图5所示。每个单元都有独立的力2变形特性曲线，以模拟车辆前端的刚度。移动变形壁障的前部变形吸能块的碰撞材料为铝制蜂窝状结构，法规中不仅规定了吸能结构整体的吸能特性，还给出了每一吸能块的力2变形特性，要求吸能块的力2变形特性位于相应的上下限规定的带宽范围内，法规对移动变形壁吸能结构的检验是让移动壁以35km/h的速度撞击安装了测力装置的刚性墙，以考察移动壁障前端安装的吸能材料的力2变形曲线，如图6所示。 2.2 计算机仿真研究 ??? 国外从20世纪60年代中期开始了计算机碰撞模拟研究工作，尤其在近20年，计算机碰撞仿真技术发展十分迅速。这一方面是由于计算机软、硬件技术的发展，使计算机性能提高，应用日益普及；另一方面，汽车市场的激烈竞争，要求提高新车型开发的成功率，降低开发费用，缩短开发周期。为了适应需求，在汽车产品开发中必须采用先进的计算机辅助手段。进入80年代，在市场需求的激励下，有很多碰撞仿真商业化软件包，著名的有美国L STC公司的LS2DYNA、法国ESI公司的PAM2CRASH及PAM2SAFE、荷兰TNO开发的MADYMD等。 近几年随着侧面碰撞法规的制定、颁布及欧、美侧面碰撞法规协调等工作的开展，侧面碰撞的仿真研究也取