第五章 汽车碰撞损伤鉴定

2020年1月24日星期五1汽车事故鉴定学汽车事故鉴定学主编鲁植雄杨瑞副主编朱奎林杨万福参编岳永恒杨永海余晨光主审陈南PPT制作：鲁植雄等Email:[e-mail]第一节汽车碰撞损伤分类第二节碰撞力对汽车损伤的影响第三节车身的损伤分析第四节发动机与底盘部件的损伤分析第五节碰撞分区与损伤鉴定第五章汽车碰撞损伤鉴定教学提示：汽车碰撞损伤鉴定是汽车定损评估、事故责任判定、事故原因分析的基础，具有很强实践技能，因此，本章教学要采用理论与实践相结合方法进行教学，用典型案例增加学生的感性认识。本章的教学重点是汽车碰撞时碰撞力的传递原理；非承载式车身的碰撞损伤特点；承载式车身的碰撞损伤特点；发动机损伤机理；底盘损伤机理；采用区位检查法进行汽车碰撞损伤鉴定的技巧。本章的教学难点是不同汽车碰撞方式时碰撞力的传递原理；非承载式车身的车架损伤方式；承载式车身的锥体理论；区位检查法中五个区域的划分依据。第五章汽车碰撞损伤鉴定教学要求：通过本章学习掌握汽车碰撞损伤的分类方法；掌握不同碰撞现象时碰撞力的传递原理；掌握车身的各结构件和非结构件的名称与功能；掌握承载式车身的结构特征与损伤分析方法；掌握非承载式车身的结构特征与损伤分析方法；掌握发动机各部件在车舱的布置位置及损伤形式；掌握底盘各部件的布置位置及损伤形式；掌握区位检查法在汽车碰撞损伤鉴定中的技巧。第五章汽车碰撞损伤鉴定汽车事故千奇百怪，事故车的损伤情况也千差万别。汽车碰撞损伤的类别可根据碰撞损伤的程度、行为、现象等因素进行大致分类。第一节汽车碰撞损伤分类一、按汽车碰撞损伤程度分按碰撞损伤程度不同，通常将汽车碰撞损伤分为一般损伤、严重损伤和汽车报废。1.一般损伤一般损伤又称为轻微损伤，是指只需更换或修理少数零部件，通过喷漆即可修复的损伤。可视为一般损伤的事故现象如下：1）碰撞处周围产生弯曲变形。2）碰撞处形成S形波浪状的弯曲变形。3）碰撞处形成S形包卷状弯曲变形。4）局部收缩。5）碰撞处被拉伸。第一节汽车碰撞损伤分类2.严重损伤严重损伤是指通过更换、修理和校正较大的车身部件，然后再喷漆修复的损伤。有时甚至需要对损坏的零件进行切割，然后焊接新件。虽然损伤严重，但是修理的费用仍低于换件的费用或是汽车本身的价值。可视为严重损伤的事故如下：1）车身皱折撕裂。2）连接件脱落开裂。3）车架大梁变形。4）车体、底盘、车架、转向轮定位失准。第一节汽车碰撞损伤分类3.汽车报废汽车报废是指碰撞程度十分严重，足够达到全损标准的损伤。全损的标准还没有统一，各保险公司在确定“全损”时都有各自的原则和公式，但大多数公司都考虑下面三种情况：1）当维修总费用等于或超过ACV时；2）当维修总费用等于或超过ACV的某个百分点时，如75％或80％；3）当维修费用加上汽车的残值等于或超过ACV或ACV的某个百分比时。ACV是指汽车的实际现金价值，也可称为重要成本。汽车在意外事故中，翻车、撞车、烧毁等，主要总成及零件、部件大部分损坏，无修复价值时；或挂车的车架、车身、前轴、后轴四个主要总成中，车架和其他任何一个主要总成严重损坏，无法修复时，均可由有关部门进行技术鉴定，并按规定程序报主管部门审批报废。第一节汽车碰撞损伤分类二、按汽车碰撞行为分按汽车碰撞行为分，汽车碰撞损伤可分为直接损伤（或一次损伤）和间接损伤（或二次损伤）。1.直接损伤直接损伤是指汽车直接碰撞部位出现的损伤。直接碰撞点多为汽车左前方，推压前保险杠使汽车左前翼子板、散热器护栅、发动机罩、左车灯等导致变形损伤，称为直接损伤。2.间接损伤间接损伤是指二次损伤，并离碰撞点有一段距离的损伤。是因碰撞力传递而导致的变形如车架横梁、行李舱底板、护板和车轮外壳等，因弯曲变形和各种钣金件的扭曲变形等。第一节汽车碰撞损伤分类三、按汽车碰撞损伤现象分按汽车碰撞后导致的损伤现象不同，汽车碰撞损伤可归纳为五大类，即侧弯、凹陷、折皱或压溃、错位损伤、扭曲等（见图5-1）。a）侧弯b）凹陷c）褶皱或压溃d）错位损伤e）扭曲图5-1汽车碰撞损伤的类型第一节汽车碰撞损伤分类第二节碰撞力对汽车损伤的影响一、碰撞力在事故中，汽车的直接损坏是由碰撞力引起的。碰撞力的大小和方向不同，对事故车造成的损坏也不同。碰撞力越大，对汽车的损坏就越大，这是不言而喻的。汽车与被撞物体的相对速度越大、被撞物的刚度越大、接触面积越小，产生的碰撞力就越大，对事故车造成的损坏就越大。碰撞力的方向对事故车的损坏程度也有很大的影响。在实际事故中，因为驾驶员在碰撞前的本能反应是躲让碰撞物和紧急制动，所以碰撞力的方向一般不会与车身的X轴（纵向）、Y轴（横向）和Z轴（竖向）平行，而是有一个偏角。但是，为了分析碰撞力对汽车变形的影响，我们可以将碰撞力沿着X轴、Y轴和Z轴三个方向分解成三个分力，如图5-2所示。X轴方向的分力使汽车纵向产生挤压变形，Y轴方向的分力使汽车横向产生挤压和弯曲变形，Z轴方向的分力使汽车产生向上或向下的拱曲或凹陷变形。各个方向的损坏情况取决于分力大小，而分力大小与碰撞力的大小和作用方向有关。第二节碰撞力对汽车损伤的影响图5-2碰撞力可分解为三个相互垂直的分力第二节碰撞力对汽车损伤的影响碰撞力造成大面积的损坏也同样取决于碰撞力与汽车质心相对应的方向。假设碰撞力的方向并不是沿着汽车的质心方向，一部分碰撞力将形成使汽车绕着质心旋转的力矩，该力矩使汽车旋转，从而减少碰撞力对汽车零部件的损坏（如图5-3a所示）。另一种情况是，碰撞力指向汽车的质心，汽车不会旋转，大部分能量将被汽车零件所吸收，造成的损坏是非常严重的（如图5-3b所示）。a）偏心碰撞b）对心碰撞图5-3碰撞方向与汽车质心的关系第二节碰撞力对汽车损伤的影响驾驶员的反应经常影响到碰撞力的方向。尤其对于正面碰撞。驾驶员意识到碰撞不可避免时，其第一反应就是旋转转向盘以避免正面碰撞（如图5-4a所示）。这种反应所导致的汽车碰撞被称为侧面损坏。在众多的碰撞类型中，人们应首先了解这种碰撞类型损坏。驾驶员的第二反应就是试图踩制动，汽车进入制动状态，使汽车从前沿向下俯冲。这种类型的碰撞一般发生在汽车的前沿，比正常接触位置低（见图5-4b）。由这种反应所导致的类型称为凹陷，经常在侧向损坏后立即发生。正面碰撞中的凹陷能导致碰撞点高于汽车的前沿，这将引起前罩板件和车顶盖向后移动及汽车尾部向下移动。如果碰撞点的位置低于汽车的前沿，汽车的车身质量将引起汽车的尾部向上变形，迫使车顶盖向前移动，这就是为什么在车门的前上部和车顶盖之间形成一个大缝隙的原因（见图5-5）。第二节碰撞力对汽车损伤的影响图5-4驾驶员反应对碰撞方向的影响图5-5典型正面碰撞的损伤第二节碰撞力对汽车损伤的影响碰撞力与碰撞面积成反比关系。同样的作用力撞击面积大时，单位面积所受碰撞力变小，就是损伤范围大但变形量小。相反，若撞击面积小时，单位面积所受的碰撞力变大。假设汽车以相同的速度和相近的载货量行驶，碰撞的类型不同，损坏的程度也就不同。如果撞击的面积较大，损坏程度就较小，如撞击墙面（图5-6a）。接触面积越小，损坏就越严重，在图5-6b中，撞击电线杆，则保险杠、发动机罩、散热器等都发生严重的变形。发动机向后移动，碰撞所带来的影响甚至扩展到后悬架。二、碰撞接触面积第二节碰撞力对汽车损伤的影响a）碰撞接触面积大b）碰撞接触面积小图5-6不同的碰撞接触面积产生的损伤第二节碰撞力对汽车损伤的影响另一种情况是，一辆汽车撞击另一辆正在运动的汽车。如图5-7所示，假设汽车1向正在运动的汽车2侧面撞击。汽车1的运动使汽车前端向后运动，然而汽车2的运动将汽车1向侧面“拖动”。尽管这仅是一次碰撞，但是碰撞损失却是两个方向的。此外，在一个方向也可能出现二次碰撞，在高速公路连环相撞是一种普遍存在的现象。一辆轿车撞击另一辆轿车，然后冲向路边的立柱或栏杆，这是两种完全不同类型的碰撞。第二节碰撞力对汽车损伤的影响还有许多其他类型的碰撞和混合碰撞的类型，要做出精确的损失评估，弄清楚汽车碰撞是如何发生的是非常重要的。获取大量的交通事故资料，并将它们同物理测量相结合，判定出汽车碰撞的类型及车身和那些零件扭曲或折断。图5-7典型侧面碰撞的损伤（箭头方向为碰撞前汽车行驶方向）第二节碰撞力对汽车损伤的影响物体受拉张、压缩等外力作用时，在物体断面上的任一处皆存在一样的应力。但是在某处断面有急剧变化时，就会产生不一样的应力。如图5-8a所示，在板的中央部分切两个半圆；图5-8b是板的中央部分开一个孔，在上下端受到同样大小的拉张力时应力的分布情况。由此可知，在中央部分最小断面处应力不规则分布，在此处发生最大应力。通常将在物体某一部分产生异常大的应力称为应力集中。三、应力集中第二节碰撞力对汽车损伤的影响整体式车身的前侧梁或前轮室盖板的上缘处都有急剧的断面变化。这是对应力集中的利用，如图5-9所示。在汽车碰撞时将碰撞力集中，便能有很好地提高能量吸收率，通常设计成孔洞状的部分就是这个道理。图5-8应力分布a）两侧半圆形b）中间圆孔情形图5-9应力集中的例子第二节碰撞力对汽车损伤的影响四、碰撞力的传递原理现代汽车车身上有许多焊接缝。这些焊接缝可以作为汽车结构的刚性连接点。这些刚性连接点将碰撞力传递给整个汽车上与之连接的钣金件和汽车零部件，因此大大降低了汽车的结构变形。第二节碰撞力对汽车损伤的影响1.正面碰撞力的传递如图5-10所示，假设汽车前角受到一个力F0作用，B区域将会变形，减小了F1的冲击作用，剩下的碰撞力传递到C点，金属将发生变形，能量继续减小到F2，F2将分解成两个方向传递到D点，碰撞力继续减弱传递给F3，所受到的力继续改变方向并冲击着车身的支柱和车顶盖，E点的碰撞力继续减小F4，汽车车顶盖金属轻微变形，在F点几乎不再有碰撞力，也不再发生变形。碰撞能量大部分都被汽车零部件所吸收。刚性连接点、结构件、钣金件都可以吸收能量。不仅这些部分可以直接吸收碰撞能量，而且其他与该点相连零件也会发生变形，甚至在该点的对面的零部件也能够发生变形或偏离原来位置。第二节碰撞力对汽车损伤的影响要想完全掌握现代汽车特别是承载式车身的碰撞损坏，了解汽车的碰撞力传递原理是非常重要的。否则，就不能理解轻微损坏可能会引起汽车在操纵控制和运行性能上发生严重故障。图5-10碰撞力传递原理第二节碰撞力对汽车损伤的影响通常，乘员舱用于向后传递纵向力的主要路径有两条，如图5-11所示。一条是通过乘员舱底部纵梁和门槛梁向后传递，这条路径承受纵向力的能力最大。因此，通常在其前端布置主要的吸能部件，如前纵梁。在碰撞中，纵向力经前纵梁、门槛梁和乘员舱底部纵梁向后传递。当前部结构的压缩变形较大时，前轮参与碰撞，纵向力经前轮、铰链柱下部结构和门槛梁向后传递，这样可以防止前部结构继续变形而使动力传动总成撞向乘员舱。另一条路径是纵向力经前指梁和铰链柱、A柱、车门及其抗侧撞梁和门槛梁而向后传递。此路径上较大的载荷会导致前门框的较大变形，使碰撞后车门开启困难，因此该路径前部结构的吸能能力通常较小。第二节碰撞力对汽车损伤的影响图5-11正面碰撞载荷在车身结构中的传递路径第二节碰撞力对汽车损伤的影响2.侧面碰撞力的传递原理当汽车侧面受到撞击时，车门在侧向撞击力的作用下，产生向车内运动的趋势，这种趋势受到车门框的阻挠，同时，车门框受到车门传递来的侧向力的作用。如果车门内布置了抗侧撞梁，前门受到的侧向撞击力将主要被传递到铰链柱和B柱；后门受到的侧向撞击力将主要被传递到B柱和C柱（图5-12）。铰链柱在侧向力的作用下也有向车内运动的趋势，对于这种运动趋势的抵抗，在铰链柱上端主要由前风窗下横梁和仪表板安装横梁的轴向刚度提供；在铰链柱下端主要由该处车身底部横向结构的刚度提供。C柱受到侧向力时，情况与此类似。第二节碰撞力对汽车损伤的影响车门受到侧向撞击后，其向车内运动的趋势使B柱受到向车内弯曲的弯矩的作用。对B柱向车内变形的抵抗，主要来自其弯曲刚度和B柱上、下接头的刚度。通过B柱上接头，作用在B柱上的部分力通过车顶边梁、车顶横梁和相关的接头结构向非撞击侧传递。B柱上接头对B柱向车内运动的抵抗由车顶结构提供，主要是车顶横梁的轴向