汽车事故工程6-2

汽车事故工程许洪国主编人民交通出版社股份有限公司QicheShiguGongcheng第三版第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页2/51第六章汽车碰撞试验和相似模型原理第一节汽车碰撞规范第二节实车碰撞试验方法第三节事故力学与相似模型原理第四节汽车碰撞后轨迹相似模型试验分析第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页3/51实车碰撞试验大致分为两类一种是固定障碍壁碰撞试验另一种是利用台车进行碰撞试验活动的障碍壁碰撞试验。障碍壁为刚性体时称为刚性障碍壁试验，装有模拟碰撞对象车辆变形特性等的变形障碍壁称为可变形障碍壁（MDB）。第二节实车碰撞试验方法第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页4/51典型的实车碰撞试验形态（障碍壁）表6-8障碍壁前面碰撞移动障碍壁前正碰日、美标准，日本NCAP乘员伤害值燃料泄漏等直角侧碰美国标准，燃料泄漏等斜碰美国标准，乘员伤害值燃料泄漏等MDB侧碰日、欧标准，日欧NCAP乘员伤害值燃料泄漏等偏置15km/h低速车辆保险维修费用计算MDB横碰撞（模拟两车行驶时的侧撞）美国标准，NCAP乘员伤害值燃料泄漏等（速度比1:2，偏移角27°）第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页5/51典型的实车碰撞试验形态（障碍壁）表6-8障碍壁前面碰撞移动障碍壁立柱气囊感应性能等立柱侧碰美国标准，乘员伤害值钻撞气囊感应性能等后碰日本标准。燃料泄漏ODB前碰欧洲标准，日、欧NCAP，美国IIHS乘员伤害值燃料泄漏等ODB后碰美国标准，燃料泄漏第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页6/51一、整车碰撞试验1.刚性障碍壁试验被撞物体为固定刚性体，再现性好。在实车碰撞安全性评价中应用最为广泛。除了普通的平面障碍壁之外，还有倾斜障碍壁、偏置障碍壁、刚性立柱等多种试验方法。一)障碍壁碰撞试验试验车辆加速到指定的碰撞速度，碰撞混凝土固定障碍壁（Barrier）。第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页7/51一、整车碰撞试验一)障碍壁碰撞试验整车正面全宽碰撞实例整车30◦角斜碰撞实例第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页8/51一、整车碰撞试验在车与车碰撞时，与模拟对象车辆硬度的蜂窝铝进行碰撞。刚性障碍壁碰撞时，前纵梁能够合理变形，吸收碰撞能量。但是在实际的车与车碰撞时，由于撞到对方车辆较弱的地方而没有变形直接穿透的情况时有发生。也就是说无法用刚性障碍壁的碰撞来评价车与车碰撞时的变形特性。为解决上述问题开发了可变形障碍壁碰撞试验。一)障碍壁碰撞试验2.可变形障碍壁试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页9/51一、整车碰撞试验可以模拟50%重叠度（车宽50%重叠）的50km/h车与车正面碰撞时的变形形态。欧洲法规采用的是40%重叠的56km/h偏置可变形障碍壁试验（ODB试验），欧美日的评价标准采用的是模拟40%重叠的56km/h车与车碰撞的64km/hODB试验。另外，蜂窝式障碍壁在碰撞时配合变形量要提高碰撞速度，因此速度变化量要比实际的车与车碰撞大，无法模拟整体碰撞现象。一)障碍壁碰撞试验2.可变形障碍壁试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页10/51一、整车碰撞试验试验车辆加速方法有牵引式和自行式。牵引式根据动力源的不同又分为绞车式、直线电动机式以及重锤下落式等，下图为绞车式的实例。一)障碍壁碰撞试验2.可变形障碍壁试验碰撞牵引装置布置实例第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页11/51一、整车碰撞试验在规划设备的时候需要注意试验车辆向目标速度加速时的加速度。助跑距离过短则加速度过大，搭载的假人姿势变化剧烈，无法达到预期的碰撞目标。另外，为了测量试验车辆的变形载荷，一般多在障碍正面安装载荷传感器。关于障碍壁碰撞试验方法，现有多种不同的标准，对试验设备以及试验顺序等进行了详细的规定。一)障碍壁碰撞试验2.可变形障碍壁试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页12/51一、整车碰撞试验利用障碍壁碰撞试验进行评价的项目包括座椅安全带、气囊等方面的对乘员的保护性能、车内变形、风窗保温、方向盘后退等车身碰撞性能以及燃油系统渗漏等方面。一)障碍壁碰撞试验2.可变形障碍壁试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页13/51一、整车碰撞试验移动式障碍壁碰撞试验是对车与车的碰撞进行模拟的试验方法。具有一定面积碰撞面的行驶台车称之为移动障碍壁，一般用于对追尾碰撞、侧碰时的乘员保护性能以及燃料泄漏等的评价。各个国家的法规等对移动障碍壁的尺寸、质量以及惯性力矩等规格进行了规定。与障碍壁试验一样，碰撞面的种类分为刚性面和可变碰撞面。一)障碍壁碰撞试验3.移动式障碍壁碰撞试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页14/51一、整车碰撞试验侧碰乘员保护试验时，受障碍壁面的硬度影响很大，因此一般使用可变碰撞面如右图。一)障碍壁碰撞试验3.移动式障碍壁碰撞试验FMVSS214移动障碍壁(MDB)第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页15/51一、整车碰撞试验试验时先将试验车辆静止放置，然后移动障碍壁以指定速度对其进行碰撞。在模拟行驶过程中两车相撞的模拟试验中，美国侧面碰撞标准FMVSS214中采用的是带倾斜角度的移动障碍壁试验（碰撞车辆与碰撞车辆的速度比为1:2，错车角度为27°）。一)障碍壁碰撞试验3.移动式障碍壁碰撞试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页16/51一、整车碰撞试验车与车的碰撞试验中还包括两车行驶状态的正碰试验偏置正碰试验各种角度的侧碰追尾碰撞试验可再现多种事故形态的试验。由于受到碰撞位置误差、设备产生速度比和碰撞角度的限制，一般采用一方停止，另一方移动碰撞的方法。二)其他实车碰撞试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页17/51一、整车碰撞试验翻车试验也有很多种形态。比如横向侧滑时车辆撞到路边石台而发生翻转的倾翻、转弯时单侧轮胎驶上倾斜道路而发生的坡路翻车、脱离车道冲入河床等低地的翻落等。目前唯一对翻车试验进行了规定的碰撞安全法规是FFMVSS208，且应用较为广泛。二)其他实车碰撞试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页18/51一、整车碰撞试验方法----将试验车辆沿与行驶方向垂直的方向成23°角倾斜置于台车上，按照规定速度行驶的台车突然停止，将试验车辆抛出，致其翻转。二)其他实车碰撞试验FMVSS208台车翻转试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页19/51二、模拟碰撞试验台车冲击试验是一种模拟实车撞车的试验，利用平台车产生与实际撞车接近的减速度，以检验乘员保护装置的性能和零部件的耐惯性冲击力。台车试验常用于评价乘员保护装置的性能和安全部件的耐冲击能力。与实车碰撞试验相比，台车试验具有简便、再现性好，试验费用低的优点。一)台车冲击试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页20/51二、模拟碰撞试验模拟碰撞试验通常是以实车撞车实验中，在车身上测得的减速度波形为依据，采用与其近似的梯形波或半正弦波为标准波形。但各国标准不仅对不同的零部件（如安全带、座椅等）规定的滑车碰撞速度和减速度波形不完全一样，而且对同一种部件规定的标准值也不完全一样。为实现各种标准要求，既可用冲撞式模拟实验设备，也可用发射式模拟试验设备进行模拟，因此可以说，模拟碰撞试验方法和形式是多种多样的。一)台车冲击试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页21/51二、模拟碰撞试验从试件响应和零部件损伤来看，对这种模拟试验有重要影响的三个参数是：冲击时的速度加速度峰值到峰值加速度的上升时间或总的脉冲持续时间试验结果表明，这三个参数不是一定相关的，因此理想的模拟试验装置应能对速度、加速度峰值和上升时间或脉冲持续时间进行单独的控制或调整，也就是必须能改变脉冲波形，以满足不同标准的要求。一)台车冲击试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页22/51二、模拟碰撞试验为试验各种汽车安全部件（例如座椅安全带、座椅、转向柱等）和制品的耐冲击性，美、日、英、法、德及荷兰等国的一些制造厂和科研机构己广泛应用HYGE冲击试验装置或者有导轨的短驱动长度的模拟碰撞试验装置。这种模拟试验具有不损坏实车、经济、重复性好等优点。一)台车冲击试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页23/51二、模拟碰撞试验台车冲击试验的种类有冲撞型、发射型以及处于中间状态的碰撞-反作用型。这种试验是使用适当的方法（电机或橡皮绳弹射），将台车加速到规定车速后使脱离牵引的台车与固定壁上的吸能缓冲器碰撞，急速将台车车速从一定速度下降到0。通过调节缓冲器的性能使台车产生的减速度波形与实车对固定壁碰撞的相当。一)台车冲击试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页24/51二、模拟碰撞试验通过大量的事故统计数据表明，安全带和气囊是事故中乘员保护的有效装备，目前在载人客车上已经得到了广泛的应用。气囊试验就是为了有效保护乘员、用来评价气囊的乘员保护性能的车辆碰撞试验。目前对气囊的乘员保护性能评价采用的是FMVSS208，ECE及NCAP等国际标准。二)气囊试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页25/51二、模拟碰撞试验气囊的控制条件是十分重要的，气囊的控制条件包括两方面：一方面是正确判断是否打开；另一方面是何时点火最佳。由于技术原因，各个气囊公司在气囊控制方面都非常保密，很难沟通，因此，在气囊方面一直没有形成正式的法规。在EGE有《关于提供气囊保护的车辆认证的统一规定》。在SAE中提出了一系列标准，用于规范气囊的试验方法，如SAEJ1538、SAEJ2189、SAEJ1855、SAEJ2238、SAEJ1980、SAEJ2074等。二)气囊试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页26/51二、模拟碰撞试验控制系统是汽车气囊的核心技术，在开发、标定过程中必须了解车辆在不同车速、不同碰撞形态下车体的变形形态和冲击加速度波形、乘员的运动形态和伤害，从而决定：在什么条件下需要打开气囊，什么时候打开气囊。必须通过大量的碰撞试验设定气囊控制器的控制参数。气囊试验主要检验气囊的保护性能、气囊控制器的点爆条件和气囊系统与具体车型的匹配。二)气囊试验第二节实车碰撞试验方法第六章汽车碰撞试验和相似模型原理6-16-26-36-4首页前页后页末页27/51二、模拟碰撞试验气囊系统总是针对特定的车型设计的，对气囊模块进行试验时，首先要按照此车型的实车环境布置台车。试验一般包括以下几个内容：对同一碰撞车速，在碰撞开始后的不同时刻点爆气囊，根据假人伤害