第六章汽车被动安全性试验

第六章汽车被动安全性试验1TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验§6.1汽车被动安全性概述§6.2碰撞试验假人§6.3实车碰撞试验§6.4碰撞试验测量系统§6.5碰撞试验仿真技术§6.6C-NCAP（中国新车评价规范）第六章汽车被动安全性试验2TUTE—汽车与交通学院§6.1汽车被动安全性概述1.汽车被动安全性定义汽车在事故中避免或减缓对人员造成伤害并尽可能减少经济损失的性能。2.提高汽车碰撞安全性的目的在汽车发生碰撞时确保乘员生存空间、缓和冲击、防止发生火灾等。达到“车毁人不亡，车伤人不伤”目的。3.汽车碰撞安全性试验分类实车碰撞试验滑车模拟碰撞试验台架试验第六章汽车被动安全性试验3TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验4TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验5TUTE—汽车与交通学院4.汽车碰撞事故分类正面碰撞侧面碰撞追尾碰撞翻车5.汽车被动安全研究领域生物力学交通事故统计分析交通事故再现分析碰撞试验仿真技术(有限元计算)§6.1汽车被动安全性概述第六章汽车被动安全性试验6TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验§6.1汽车被动安全性概述§6.2碰撞试验假人§6.3实车碰撞试验§6.4碰撞试验测量系统§6.5碰撞试验仿真技术§6.6C-NCAP（中国新车评价规范）第六章汽车被动安全性试验7TUTE—汽车与交通学院§6.2碰撞试验假人1.碰撞试验假人介绍假人是根据人体工程学原理，用特殊材料制成的实验仪器，可以代替人体用于碰撞实验，模拟真人受到的伤害情况，并可重复使用。尺寸、外形、质量、刚度和能量性能与人体非常相似，能够准确模拟人体在碰撞事故条件下受力、变形等生物力学参数。大部分由金属与橡胶制作，其胸腔是钢制的，肩胛骨是铝制的，盆骨是塑料的。皮肤采用硅胶材料制成，摸上去不仅要有弹性，还要跟真人一样有一定的承受力。内部装有大量传感器，在碰撞的一刹那，假人头、胸、膝盖等重点部位受伤的数据，会通过内置于模拟人体内的传感器被采集器采集。研究人员借助这些数据来模拟车祸中真人的受伤程度。是集人体工程学、工程力学、材料力学、生物学为一体的精密测试仪器。一个假人由近400个部件、约60个传感器组成，造价高达4万美元左右，若加上传感器配套设备，需6～7万美元。第六章汽车被动安全性试验8TUTE—汽车与交通学院§6.2碰撞试验假人按人体类型分类可分为：成年假人、儿童假人。成年假人按体型又可分为：大身材男性假人、中等身材男性假人、小身材女性假人。目前常见的成人假人大致有三类：50百分位假人—代表身高177cm和体重86kg的中等身材；95百分位假人—代表身高188cm和体重108kg的大型身材；5百分位—代表身高148cm和体重56kg的矮小身材。儿童假人分为：6月假人(身高67cm，体重10kg)、12月假人(身高76cm，体重13kg)、18月假人(身高83cm，体重16kg)、3岁假人(身高97cm，体重20kg)、6岁假人(身高130cm，体重30kg)、10岁假人(身高138cm，体重36kg)。按碰撞试验类型分：正面碰撞假人、侧面碰撞假人。百分位：指根据一个地区的人体统计数据会有百分之多少的人小于假人。50百分位男性假人就是指50%的成年男人的身高、体重等都会“小于”这个假人的身高、体重和身体尺寸等。第六章汽车被动安全性试验9TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验10TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验11TUTE—汽车与交通学院2.假人发展简史上世纪60年代美国制造飞行器弹射座椅上人的代用品公司（ARL）开发了假人——VIP；1971年由ARL公司和Sierra公司开发假人——HybridⅠ；1972年美国汽车产业界同美国第一技术安全公司（FTSS）合作，在HybridⅠ基础上开发制造出——HybridⅡ型假人；1976年，美国第一技术安全公司同SAE和用户集团共同开发了GM公司设计的——HybridⅢ（混合Ⅲ型假人）；HybridⅢ与HybridⅡ相比具有更高的生物仿真度和仪器测量能力，目前各前碰法规试验中，已指定用HybridⅢ型假人。§6.2碰撞试验假人第六章汽车被动安全性试验12TUTE—汽车与交通学院HybridⅡ和Ⅲ第50百分位男性假人的主要参数类型ⅢⅡ类型ⅢⅡ名称尺寸（cm）名称质量（kg）头圆周长59.757.2头4.545.08头宽15.515.5颈1.54头长20.319.6上躯干17.1918.82直立坐高88.490.7下躯干23.0416.28肩到肘关节长33.835.1上臂3.994.35肘背到腕枢轴长29.7下臂和手4.544.35肘到指尖长46.0大腿11.9716.69臂到膝盖长59.251.8小腿和脚11.348.8膝关节高49.549.8总质量78.1574.37§6.2碰撞试验假人第六章汽车被动安全性试验13TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验§6.1汽车被动安全性概述§6.2碰撞试验假人§6.3实车碰撞试验§6.4碰撞试验测量系统§6.5碰撞试验仿真技术§6.6C-NCAP（中国新车评价规范）第六章汽车被动安全性试验14TUTE—汽车与交通学院§6.3实车碰撞试验1.实车碰撞试验概述实车碰撞试验从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，分析车辆碰撞过程中乘员与车辆的运动状态和损伤状况，并使用假人定量地评价碰撞安全性能。是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。是最终检验汽车安全性能必不可少的试验；同时实车碰撞试验在汽车研发过程中为滑车模拟碰撞试验设定试验条件，为计算机碰撞仿真建模中验证计算模型、帮助确定关键参数等，也是必不可少的环节。虽然技术难度大、周期长、费用高，但仍然必需并不可替代。试验中需要测量车辆的变形、减速度及负荷。第六章汽车被动安全性试验15TUTE—汽车与交通学院2.实车碰撞试验的分类固定壁碰撞的正面碰撞试验移动壁与汽车侧面、追尾碰撞试验车辆动态翻滚试验车与车之间的碰撞试验3.试验设备实车碰撞试验室包括：碰撞区、牵引系统、浸车环境室、照明(摄影)系统、假人标定室、测量分析室和车辆翻转台等。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验16TUTE—汽车与交通学院（1）固定壁障：主要用于汽车正面碰撞试验。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验17TUTE—汽车与交通学院（2）移动壁障：主要用于侧面或追尾碰撞试验。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验18TUTE—汽车与交通学院（3）车辆动态翻滚试验装置：模拟汽车翻车。（4）车辆静态翻滚试验装置：用于测量车辆碰撞翻滚后的燃油泄漏试验。（5）牵引系统：将试验车或移动壁障加速到碰撞试验的初速度。（6）照明摄影系统：实车碰撞试验过程中，为了分析汽车变形形态、假人的运动形态，必须同时采用多台高速摄影机从多个不同的角度拍摄试验过程。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验19TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验20TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验21TUTE—汽车与交通学院第六章汽车被动安全性试验22TUTE—汽车与交通学院4.实车正面碰撞试验1）美国的正面碰撞试验法规FMVSS2082）欧州的正面碰撞试验ECER94.003）日本的正面碰撞试验法规TRIAS11-4-304）中国的实车碰撞试验1989年参照FMVSS208制订了GB/T11551-89《汽车乘员碰撞保护标准》1999年参照ECER94.00制订了机动车设计法规CMVDR294-1999《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》正面碰撞中使用的假人有：（1)HybridIII型第50百分位男性假人（2)HybridIII型第5百分位女性假人§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验23TUTE—汽车与交通学院汽车的正面碰撞试验正面柱碰撞试验是模拟在实际交通事故中车辆与大树或电线杆发生碰撞的情况，是世界各大汽车公司的正面安全气囊开发试验程序与要求中规定的试验项目，试验中采用直径为254mm刚性柱壁障，碰撞速度一般是50km/h或35km/h。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验24TUTE—汽车与交通学院几种典型的汽车正面碰撞试验形式§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验25TUTE—汽车与交通学院几种典型的汽车正面碰撞试验形式正碰01.ram卡车撞立柱.flv§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验26TUTE—汽车与交通学院我国指导车辆正面碰撞的法规是1999年10月发布的《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》(CMVDR294)。规定：对于M1类车辆必须通过正面碰撞时前排外侧座椅乘员保护的国家认证。试验规定在试验过程中：1）不允许车门开启；2)前门锁止系统不得发生锁止；3）每排座椅至少有一个门能够打开；4）若假人锁止系统发生锁止时，应在松脱装置上施加不超过60N的压力能将约束系统打开，并完好地取出假人；5）燃油供给系统不允许泄露；若泄露，泄露速率不超过30g/min；6）试验结果须满足：头部性能指标≤1000、胸部性能指标≤75mm、大腿性能指标≤10kN§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验27TUTE—汽车与交通学院奥迪A6L2.0T——可变形壁障40%重叠率正面偏置碰撞试验§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验28TUTE—汽车与交通学院正面碰撞中的试验车以及侧向碰撞中的移动障壁可用电机牵引加速，也可用牵引车牵引加速。为了确定碰撞试验中车内乘员所受伤害的严重程度，要在试验车内放置假人。试验用假人的各肢体在形状、运动学和动力学性能方面都和真人相似，并能模拟人体的若干动作。假人头部还附有软化材料模拟肌肉和皮肤。在头、胸、背和大腿部位装有传感器，测定减速度和负荷。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验29TUTE—汽车与交通学院§6.3实车碰撞试验5.实车侧面碰撞试验1990年美国侧面碰撞法规，1995年欧州侧撞法规出台。日本侧撞采用欧州法规。侧向碰撞试验采用移动变形障壁。试验车A静止，移动障壁B向前运动，运动方向与试验车中轴线成63°角，速度53km/h。图示为碰撞左侧的情况，碰撞右侧与此类似，移动障壁的碰撞材料为铝制蜂窝状材料。在试验时，要布置足够的传感器和摄影机。第六章汽车被动安全性试验30TUTE—汽车与交通学院5-摄影机从右侧摄试验车A和移动障壁6-摄影机从左侧摄试验车A移动情况7-试验车A发动机罩上方摄影机观察前面假人8-试验车A侧面摄影机观察前面假人移位9-试验车A侧面摄影机观察后面假人移位10-24幅/s实时摄影机侧向碰撞试验摄影机布置1-上方摄影机摄试验车A动态性能2-上方摄影机摄碰撞平面3-移动障壁B上的摄影机摄碰撞点4-移动障壁B上的摄影机摄碰撞边§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验31TUTE—汽车与交通学院汽车的侧面碰撞试验简介汽车侧面是车体中强度较薄弱的部位，尤其是对于轿车而言，其侧面强度更为薄弱。一旦受到来自侧面的撞击，不可能有像前部及后部那样，有足够空间发生结构变形以吸收碰撞能量。车内乘员同强烈贯穿的撞击物之间仅隔着车门和20-30cm的空间。在斜坡上或在转弯时发生的侧面碰撞，还有可能引起被撞汽车翻倾，导致车门框变形使车门不能开启，影响乘员离开危险地带及对乘员的救援。与正面、后部碰撞相比，侧面碰撞对乘员可能造成的伤害更大。§6.3实车碰撞试验第六章汽车被动安全性试验32TUTE—汽车与交通学院我国侧面碰撞法规是《关于侧面碰撞中乘员保护的规定》(GB2002)。规定了M1类和N1类车辆受到侧碰时，对乘员保护的要求。1）试验过程中车门不允许开启；2）碰撞试验结束后，不借助工具便能打开足够数量的车门，使乘员能正常进出；3）碰撞试验结束后，不借助工具便能将假人从约束系统中解脱出来，并移出车辆；4）所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的突出物；5）若燃油供给系统发生连续泄露，泄露速率不得超过30g