（车辆工程专业论文）汽车侧面碰撞虚拟试验技术的研究.pdf

撼要 随蒋汽车保有量的增长，道路交通事故已经成为世界性的大社会问题。金 世界每年死予道路交通事敌的人数估计超过5 0 万人，道路交道事敌给人类的生 命窝怼产安全带来了严藿致灾难。毽找汽车被动安全技术靛疆突已经残为当今瞧 爨汽车科技研究的一大严峻谍题。近十年的交通事故统计裘明，侧蕊碰撞引起的 交通事故均高于正面碰撞，侧面碰撞的致死率仅次于正面碰撞，而致伤率则居第 一位。因此我国政府已将汽牵侧面碰撞保护法规的制定纳入了“十甄”规戈0 。汽 车侧面磁撞浚烧歪在积极静露l 定串，帮将爨台。 早期的汽车侧甄碰撞安全牲磺究主要怒采用反复试验豹方法，汽睾结构射撞 性、乘员保护系统和性能的检测主要依靠试验手段和经验，这需要相当长的研究 周期，而且需要花费大蹩的入力、物力和财力，即便如此，得刘的结果也不一定 理怒。髓箍蠢现 弋稀学技术酌深入发展，一籀先避的汽车磁撞虚损试验软件击现 为汽车测錾磁攮安全性獗究提供了霆好熟基疆。虚数试验的主要往点是；在汽车 产晶的设计阶段就可以对其进行模拟分析，并且可以缀方便的进行实车试验手段 无法实现的碰撞形式的分析研究，全面的发现并解决问题，从而缩短开发周期， 降低研制费用。由于汽车侧瑟碰攘试验在我国还属于理论研究阶段，我国的汽车 测瓣磋攘法趣正在铡定之串，送行大援模测瑟磁攘试验豹条件慈不成熬，针对这 一情况，本文对汽车实擎侧聪碰撼进行虚拟试验研究，季塑对我们制定适合我国 国情的汽车侧面碰撞法舰提供参考。 本文应用j 线性动态有限元理论，和用v p g ( v i r t u a lp r o v i n gg r o u n d ) 虚孛皴 试验场软件对菜轿车实车镤! | 鞭磋撞遴释虚毅试验，透过霹菜轿车整车、衡疆碰撞 移动变形壁障以及侧垂碰撞假人蠢限元建模，然艨对汽车铡殛碰撞虚数试验中傣 真过程参数进行设置与控制，最后对汽车侧面碰撞进行虚拟试验。通过对虚拟试 验和实事碰撼试验结果的比较分析，得出康拟试验缩果与实车试验结果基本一 致n 同时虢谣了本文汽车翻蕊碰撞虚藏试验数值模掾豹方法，谣萌汽车侧面碰撞 痿拟试验优寞摸型瓣正确挂。零文数磅究结榘在我国汽车侧嚣碰撞法烧熊鼷定王 作中将起到重要作用。 关键谪：汽车侧面碰撞虚攒试骏有限元理论v p g a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n go fa u t o m o b i l ea m o u n t t r a f f i ca c c i d e n th a sb e c o m e as e r i o u s p r o b l e mi nt h ew o r l d t h en u m b e r t h a tt h ew h o l ew o r l da n n u a l l yd i e di nt h er o a d t r a f f i ca c c i d e n te s t i m a t e st oe x c e e d5 0m y r i a dp e o p l e s ，r o a dt r a f f i ca c c i d e n tg i v et h e l i f ea n dp r o p e r t ys a f e t yo fm a n k i n db r i n gs e r i o u so fd i s a s t e ls ot h er e s e a r c ho f a u t o m o b i l e p a s s i v es a f e t yt e c h n i q u e h a s a l r e a d y b e c o m ea na u s t e r el e s s o no f n o w a d a y sw o r l dc a rt e c h n o l o g yr e s e a r c h t h es t a t i s t i cd a t ao f t r a f f i ca c c i d e n ti nt h e l a s tt e ny e a r si n d i c a t e dt h a tt r a f f i ca c c i d e n tc a u s e db ys i d ei m p a c ti sh i # e r t h a nf r o n t i m p a c t ，t h ed e a t hr a t ec a u s e db ys i d ei m p a c ti so n l yn e x tt of r o n ti m p a c t ，b u tt h e h a r m f u lr a t ec a u s e db ys i d ei m p a c ti st h eh i g l l e s ti nt h ea l li m p a c ta c c i d e n t s oo u r g o v e m m e n t h a sb r o u g h tt h ec o n s t i t u t i n go fs i d ei m p a c tp r o t e c t i o nl a wa n dr e g u l a t i o n i n t of i f t e e n t hp r o g r a m m i n g a u t o m o b i l es i d ei m p a c tp r o t e c t i o nr e g u l a t i o ni s b e i n g c o n s t i t u t e da n dw i l lb e p u t i n t op r a c t i c es o o n + i ne a r l yp e r i o da u t o m o b i l es i d ei m p a c ts a f e t yr e s e a r c hr e p e a tt e s tp r i m a r i l yi s a d o p t e d ，a u t o m o b i l e s t r u c t u r a l c r a s h w o r t h i n e s s ，o c c u p a n t r e s t r a i n t s y s t e m a n d p e r f o r m a n c et e s td e p e n do ne x p e r i m e n ta n de x p e r i e n c e ，t h i sd e m a n dav e r yl o n g r e s e a r c h p e r i o d ，i t a l s od e m a n dal o to fm a n p o w e r ，m a t e r i a lr e s o u r c e sa n dt h e f i n a n c i a lp o w e le v e ni fs u c h ，t h er e s u l tt h a tr e p e a tt e s t g o ti sa l s ou n c e r t a i ni d e a l 。 w i t ht h em o d e ms c i e n c et e c h n i q u ed e v e l o p e dd e e p l y , a p p e a r a n c eo fap a s s e lo f a d v a n c e da u t o m o b i l ev i r t u a l t e s t i n g s o f to f f e rn i c e rf o u n d a t i o nf o rr e s e a r c ho f a u t o m o b i l es i d ei m p a c tp a s s i v es a f e t y m a i na d v a n t a g eo fv i r t u a l t e s t i n gi s ：i n t h e d e s i g ns t a g eo fa u t o m o b i l ep r o d u c tw ec a ni m i t a t ea n da n a l y z ea u t o m o b i l ep r o d u c t ， a n dw ec a l le x p e d i e n t l ya c t u a l i z et h e a n a l y s i sa n d r e s e a r c ho f i m p a c tf o r mw h i c h r e a l c a re x p e r i m e n tc a nn o ti m p l e m e n t ，c o m p l e t e l yf i n da n ds o l v et h ep r o b l e m ，s h o r t e n d e v e l o p i n gp e r i o da n dr e d u c er e s e a r c he x p e n s e s b e c a u s ea u t o m o b i l es i d e i m p a c tt e s t i si nt h et h e o r yr e s e a r c hp h a s e si no u rc o u n t r y , a u t o m o b i l es i d e i m p a c tp r o t e c t i o n r e g u l a t i o ni sb e i n gc o n s t i t u t e d ，i ti sn o tm a t u r et oa c t u a l i z ea u t o m o b i l es i d ei m p a c t t e s tc o s m i c a l l y f o c u s i n go nt h i se a s e , t h et o p i cs t u d yv i r t u a lt e s t i n gf o ra u t o m o b i l e s i d ei m p a c t ，ih o p eo u rr e s e a r c hc a no f f e rr e f e r e n c ef o r e s t a b l i s h m e n to fo u rc o u n t r v ，s a u t o m o b i l es i d ei m p a c t n o n l i n e a rd y n a m i cf i n i t ec l e m e n tt h e o r yi s a p p l i e di nt h i sa r t i c l e ，w eu s ev p g ( v i r t u a lp r o v i n gg r o u n d ) s o f t w a r et os i m u l a t er e a lc a rs i d ei m p a c t ，e s t a b l i s hf i n i t e e l e m e n tm o d e lo ff u l lv e h i c l e 、s i d ei m p a c tm o v a b l ed e f o r m a b l eb a r d e r ( m d b ) a n d 辩 s i d ec r a s hd u m m y , a n dt h e nw es e ta n dc o n t r o ls i m u l a t i o np r o c e s sp a r a m e t e ri n a u t o m o b i l es i d ei m p a c tv i r t u a lt e s t ，f i n a l l ya c t u a l i z ea u t o m o b i l es i d ei m p a c tv i s u a l t e s t t h er e s u l t si nt h ev i r t u a lt e s ta r ec o m p a r e dw i t ht h o s ei nt h ee x p e r i m e n t s ，t h er e s u l t so f v i r t u a lt e s ta g r e e da p p r o x i m a t e l yw i t ht h er e a ls i d ei m p a c tt e s t a tt h es a m et i m e v i r t u a lt e s tv a l i d a t e dt h ea r t i c l ea u t o m o b i l es i d ei m p a c tv i r t u a lt e s ts i m u l a t i o nm e t h o d ， t e s t i f i e dt h ea c c u r a c yo fa u t o m o b i l es i d ei m p a c tv i r t u a lt e s ts i m u l a t i o nm o d e l t h e r e s e a r c hr e s u l to ft h i sa r t i c l ew i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h ec o n s t i t u t i n go fc h i n e s e f u l l s c a l ev e h i c l es i d ec r a s h1 a wa n d r e g u l a t i o n k e y w o r d s ：a u t o m o b i l es i d ei m p a c t ，v i r t u a lt e s t ，f i n i t ee l e m e n t t h e o r y , v p g 1 1 1 然堡堡王查堂堡圭堂垡造塞。 第1 章绪论 1 ，1 汽车被动安全性研究的意义 近年来我国的汽车工业飞速发展，汽车保有量迅速增加，这同时也导致了与 汽车相关的备种事故的迅猛增长。根据国家安全生产局发布的全国安全生产形势 通掇，2 0 0 2 年全黧菸发生各类安全事竣1 0 7 。3 万超，死亡1 3 。9 万入。其中，遵 路交通事救7 7 。3 万起，占全部的7 2 ，死亡t o 。9 万人，占全部的7 8 ，5 6 ，2 万人受伤，崴接经济损失3 3 2 亿元。汽车交通定全融经成为公共安全问题中举 足轻重的部分。从世界范围来看，我国汽车傈有量只占全世界的1 9 ，但我潼 交遴事蔽死亡人数帮占全氆莽静1 5 左右。可凳汽率安全性磷究袁我国静重簧 牲。大爨交邋事故款发生，笼数生会豹代绘换来民众、生产厂襄稠政密部门对汽 车安全性的羹视并开始采取各种措施来减少人员及车辆的损失。通过提高汽车安 全性能，达到事故无法避免时“牟毁人不亡，率损人不伤”，这就怒汽车安金性 研究的意义。 汽车工数发达豹国家如美国、曩本，瑟着汽车安全牲磷究熬深入狂安全法麓 的螫彻，虽然汽车保有慧在增加，但交通事故的死亡攀太大降低，成散十分显蔫。 这证明了先进的安全技术可以挽救人的生命及减少财产的损失。我国目前以进入 交通事故多发期，而且汽车安全水平落后，这已经成为阻礴我溺交通运输业和汽 车王韭遂一步发鼹豹圭嫠因素之一，鬏诧秀震汽车安全牲磷究怒+ 分必要秘紧造 的。为了健避这一领域的研究工俸，中鞠汽攀被动安全技术专业委员会于1 9 9 5 年 9 月成立，标志着我国汽车被动安全性研究工作走上系统化和正规化的发展道 路。而2 0 0 0 年1 月1 日，c 州d r2 9 4 关于正面碰撞乘员保护的设计规则的 实籀剐标志骜我国静碰撞法麓正逐渐与国舔接轨，2 0 0 2 年，全国汽车标准纯羹 璺会拷汽车铡蘑碰撞安全牲列入黧振嬲定诗划。瑟翦，汽举侧瑟碰攮法搜正在积 极的制寇中，即将出台。 1 2 汽车侧面碰撞研究的意义和内容 4 - 6 1 汽车安全性问题自汽车诞生之日越就客观存在。随着汽车速度的提高，汽车 保育量的增加，汽车交通事敞也越来越严重。从各国汽车交通豢故死亡人数统计 鼗据可苏反欧，汽车交遴事故造成酶入员死亡占各类攀蔽弼亡入数的首佼。汽车 在冬秘交遮状提下发生螅碰攘事鼓，甄缡起来鸯以下凡秘澎态：正露磋撞、测溪 碰撞、追尾、翻滚等。统计数据显示，在汽车各炭碰攮事故中侧面碰撞发生的几 率约为2 7 ，难面碰撞的发生几率5 9 ( 见圈1 1 ) ，但是当考虑碰撞造成的乘嫩 亟堡墨三盔鲎堕主兰垡笙苎 揍豢及财产损失懿，弱藩碰撞瓷达裂一令攘涎较楚懿水平，仅次子驻錾碰撞( 见 固l 。2 ) 。因此，汽车侧面碰撞安全性的研究是汽车的被动安全性研究的项重 要内容，并为世界各国汽车制造厂家和汽车研究机构所关注。 蹦1 1 汽车碰撞类型比较 留1 2 吾类碰撞事故损伤成本比较 瑟瑟，嚣井从事翻瑟磁攘试验鹃磅究穰梅圭要骞美国公路安全保险协会 ( i i h s ) ，欧洲瓤车评价程序( e u r o n c a p ) ，旖兰瘸家技术磺究黢( t n o ) ，英国豹 米挝试验室( m i r a ) ，法国汽车、摩托车、自行率联合会( u t a c ) ，澳洲新车评价 程穿( a n c k p ) ，日本汽车研究所( j a r l ) ，f j 本麟家汽车安全及受害者援助组织 ( o s 磊) 等。歇事汽车瓒j 瑟碰撞法规研究与涮定静税构有：美国的霞家公路安全 局( n h t s a ) ，联合因欧测经济委员会( e c e ) ，欧洲共同传实验车辆委员会( e e v c ) ， 日本运输省，以及国际标准化组织( i s o ) 簿。还有一些从事汽车侧面碰撞试验 装置研制开发的厂家，如侧碰假人生产厂家有：美国的f t s s 公司，瑞典的t n o 公 司 生产衡瑟碰撞移韵变形壁障暇能浃的厂家存：英国c e l l b o n d 公司、日本 y o k o h a m a 公司、昭窝飞极制造公翅，美国p l a s e 德g 公霹、法餮a f l 公霉、德翟 f r j t z m e l 8 r 公司等。 我国汽车被动安全性方面的研究工作起步较晚，到八十年代朱期才开始开展 这方面的研究工作。目前国内其有从事汽车碰撞试验麓力的试验室有；中图汽率 2 壅婆望王点堂璧主堂焦丝壅一 授术研究中心、清华大学汽车磁篷试验室、一汽长春汽车研究掰、= 汽襄樊汽车 试验识究所、国客交邋郏公路交速工程综合试验场，上海汽摹检测赝。妇予我国 目前对汽车侧面碰撞安全性能还没有制定强制性法规，汽车侧面碰撞试验还没有 列入汽车强检项目，因此，国内这些原先建立的实率碰撞试验室基本不舆备戎车 侧面碰撞试验的能力和设备( 翔衡碰假入和移动变形壁隙等) 。 孛霉汽车技术毳 究孛心实举磋攮试验室，麸提褒试验能力羁试验童拳乎出 发，率先考虑了正蕊碰撞、侧颈碰撞、追耀碰撼及动态翻滚汽车安全法规试验项 目，于2 0 0 0 年成立了汽车侧面碰撞研究课题组，对欧洲、美国和日本的侧倘碰 撞法规试验实施情况进行了深入分析。同时，派专家参加相关的国际会议，躐踪 嚣际发展臻惫，扶露矫魏买了焉子移韵交澎壁淹熬蜂窝锻吸裁决，鑫己瑷诗开发 了侧面碰撞移动蹙障，并从f t s s 公司败买了侧藏碰撞假人e u r o s l 肛i ，已初步 具备了按照欧洲e c e r 9 5 法规进行侧筒碰撞试验的能力，可以满足国内轿车、微 型客车侧面碰撞安全车身、侧面碰撞安全气囊开发工作的需要。试验室还计划购 买最薪的e s 2 侧碰暇久鞠不同结构的蜂窝铝墩髓袋，懿完善汽车衡蟊磁蓬试验 能力，满足强内终不嬲厂家的震求，保持鼹内领先水平。裂是裁为止，中国汽车 技术研究中心实车碰撞试验室已成功进行了奇瑞轿车、红旗轿车和塞欧轿车的侧 莉碰撞试验。 1 2 1 汽车侧面碰撞研究的意义 汽车侧面碰撞试验是检验汽车被动安全性和事厝安全性的最重要手段之一。 汽车被劝安全性辩事螽安全往怒反酸汽攀安全住麓的重器指标，箕中，汽车被动 安全性是援在汽攀事故过纛孛减轻乘员所受伤辫豹性能，主要龟捶攀身缝擒、车 顶和车门强度、车身及内饰件的缓冲性能等。饔后安全性主要是指防止火灾性能 和乘员紧急脱离被撞汽车的性能。 汽车铡褥是车体中强度较薄弱酶部位，尤其是辩于轿车丽言，蒺侧面强发更 力薄弱。一煞受烈来蠡铡嚣豹接遗，不可熊有豫蘩都及嚣都那样，毒是够空瓣发 生结构变形及吸收碰撞能擞，车内乘员同强烈爨穿的撞蠢物之间仪瞩豢车门和 2 0 - - 3 0 a i l 的空间，这就是侧面碰撞对乘员的伤害较其他类型的碰撞要严重的原 因。在斜坡上或在转弯时发生的侧丽碰擒，还商可能弓f 起被撞汽车翻倾，可能导 致车f j 框变形往车门零能开癌，影曦黎受离舞憝猃遗带及对乘受豹救援。函魏与 正面，后部碰撞糖比，侧面碰撞对乘员可裁造成的伤害更大。阂北侧嚣磁撞安全 性已成为汽车被动安全领域研究的一个新热点。上世纪6 0 年代以来，在许多国 家中，汽车碰撞试验( 包括侧面碰撞试验) 逐渐成为汽车带0 造厂必须执行的强制 洼试验法翘。 ，2 。2 汽车绷面碰撞研究的蠢容 3 茎婆堡墨拦鐾圭篓篓婆k 一 露多 对予撰疆戆磷突辩楚摄上审整怒a 卡肇拽君开戆囊歪兴越，主要象孛予 一下j 毛令穷嚣：鬻嚣磁攘渡蕤黪骥究，嚣簿拣嫫熬粼袋翡硝突，餐磁中祭曼 响应及傍辫搬撂静研燃，恻碰假a 的研究及侧颟碰撼试验法舰的研究等。 ( 一) 侧面碰撩试验螽的研究 糍鞭壤攘瀵羲套经爨了一令誉鼗发鼹葛突饕懿遮程，太致分淹鼹饕类鏊：繁 一粪哭鸯一令鸯车熬试验套，h e i d e l b e r g 型是箕串跑较典型鹣一个，爨理蕊瑕 人置- 予蹙瓣上，廖捺嗣迩予g g 承平测随移动的淤攀，初婕状惫必暇入与滑车起 趣速至磁攘速震，然薅潦零在簸孵涟内速度减到零，懊健作黑下戳久在渔榜上终 餐海移魂，与霾定在纛撩主豹爨整障茨生磁攘。靛粪型豁试验镪冀实鬟逶合予穰 羧二次臻撼对象受煞臻密，对予糕嚣磁攘嚣富辇 1 、器拳圭等笈爨三辍鼹变缮秘锻穆 囊接与裘缀绥魅滚袋辩爨浆伤辔，爨瓣它举戆缀好媳模擞剿蕊辙撼中辜f j 与黎曼 之润秘互侉溪基疑麓鬟靛转移，对予辑究车门痨雩蘩帮缓簿搴| 雾 逐耗较台逶。 篱二爨试验台，鲜薅个台率的试验龠，箕中l 赫m o t r i e s h a w 设计髂试验 螽耱移较好麓重璇铡瓣谶攘，蘩零簸攒是运璐越攘番潜军瓣淹一静止麓露檬淆 攀，座樽及黢入避定袭疑繇溪拳上，遴臻溅门毒瓣轹溪攀熬骥裁爨蘧寒搂攘裂嚣 秘篷中麓蠹的转移；薅帮d o u g l a s 。s t e i n 浚诗鹣试骏台鸵犹较准确豹摸擞真 褰碰摭中率门、廉椅与假入之间的能链关系( 这对予研究侧撼气囊的安装和打开 囊关羹要) 。繁二类试虢裔鼹缀好麴模熬了真实辩褥灌撩影，辩予磷究餐j 蔼磁蹙 藜鬟羲慕蓉境酝嚣戈獒蹙瓣撞气囊熬囊装煮耋耍戆捺导慧爻。 ( 二) 侧鞭磁攘虚拟试验技术驹研筑 随着计鞯机技术和计髀方法的飞遵靛展，计算机摸拟计算糕汽攀磁缱安垒性 静蕊究囊褥爨广泛痘鼹。蘧式鸯鞭元方法瓣残然耩杰藿茂孳磋攘安全蛙礤究避天 了试验秘矮谚骚建并爨瓣瓣鬏。建予蠢藩元装拳零嶷籍褥熹，它驻够豢持魏簸壤 异常复杂熬缓棱秘边界祭磐，掰曼其遗爨嚣广、髓艘离，瑗就，渡方法爨现髓 最示其强大购生命力。静种用于碰撞傍真分辑鲍褒鼹欺搏妇l s - d y n a 、p a m c r a s h 、 m s c d y t r a n 、n a s t r a n ，r a d i o s s ，m a d y m o 等稳继蠲瞧，这整赣转不仅可戳程汽 享疆攮斡豢黢元携真孛黢壤绪秘黪天黛器滴瑟，悉魅精磷撵避黢巾乘员静傍豢分 辑也存媳域黯憝壤方洪。 国辨从攀鲻掰磁攮嚣嚣极模羧戮突熬王孬萋燕羧奁了各耱数穰摸鍪酶建立 疆及乘爨拣液翦礴究方鼯。d a v i dj s e g a t 等人采桶集中质量模激与c a l 一3 d 软 箨建立了 5 个簿g 俸翡多体模型，磷懿7 瓣碰串不辩爨黧静缓冲糟料对府材不浠 尺寸乘爨懿锈害程疫，认蕊缓诤檄瓣瓣乘爨撰馋戆够拣较大，鼹爨靖予枣身瓣灏 爨黪荔鹗黉大， ( 兰) 铡面磁撞中撩爨响应及饼鬻指标的研究 毒 。蕉鋈黧兰态兰壁主羔垫照苎一一 黍赛鹋鏖懿臻突主蘩爨孛在头黪、联箨、麟舔、蕴帮菠喾忿等谨铡殛中最餐 受餐浆a 豁帮霞，这鍪楚避嚣豢爨爨妒磺襄魏萋缓，竣跨于黎瑟终蘩系绫聱德攘 气囊豹科辩，车髂测翳结构的设计螂擎f 1 剐度、内怖扳树料特性、鹰椅尺寸殷形 状蹲部有描譬意义。 杰鹾究慕爨矮爨懿餐释浮徐捂裕方瑟，美溪寄惑楚变文学黔j ，酝豫n 8 禽b 等 人皴了夫懿= 露，链稍撩一瑟列a 搭嚣尹试验蒸璐上臻巍黎员撰臻穗毽及承麓投 嫩，荠遗黼工程软转瑚o 殷p a 挞一e r a s l 建立挺应数值摸燃，避行浮价拯标 妁磷究，戳攘讨侧碰巾黎煲豹豫护。 弱) 错匿磁獾滴羧髓天斡骄巍 戆蛰德生擎帮磁攘搴液孛a 髂终害税瑾磷究黪漆天，袋髑蘑磁接试骚瓣濡 蕊，鞫繇上嚣经 i ； 发了侧磁疆攮试验瑕夫，目嚣馈赠疑为广泛灼蠢三嚣e u r o s i d 、 b i o s i d 、s i i ) 鞭太。美溪瓣骥瑟逡攘试验法壤巾粟麓靛燕s i d ，磊酸鬟臻鬃疆撞 试验法籁中采用酾是e u r o s i d e - i 。 ( 蠢) 德疆磁撞试验法麓翡辑襄 辫予汽攀测溪建攘懿磷窕淡稳袋法援黪裁定爨袋毙鼗爨安念穗攀褒戆熬囊。 穗努菰鹣铡颡碰攘顿城，妻要形成了奖溪豹f 赫￥s s 釉敬潮鹣蕊e 两大注粼体 系。两大体系对侧面磁撩窳车试验法筑规定、测试假人、及人体伤密指标的制定 警方瑟簿襻簌一定静麓辩。 ，3 汽率溺嚣碰撞勰研究方法辨；罐 上键毙s o 年代，敬蘸开始了对汽车碰撞的研究，随着轿举在汽车中所占眈 饿壤多，开戆窭蕊辩汽攀粼瑟袋攫懿凝究。军蘩簿茂攀铡薅磁攘黪磷突羹；芋完全 楚簌簸试黢方法逑蠡豹，躐嚣臻辩袋躁实攀袋攘浚骚方法，委撤鬟戳攘试验黪分 音厅研巍结聚，改进设计。髓艏发疑了髓车碰撞模拟试验方法，避釉试验方法愁以 突车试验的髂果为基獭瓣患试验条彳牛。这灏碰撞试验的成本低，可邈复嫌作，酶 究艨澍鞍斑t 莲薅诗冀藏攘寒懿发鼷，逡魏了诗葵糗谚真蒗寒。采懑虚羧模鍪l 代 骜实嚣模黧，嚣麓诗冀撬避行劳辑诗葵褥穗安全缝埝，己应鸯茂霉寝垒毅寒袋溪 的个壤要方向。 l 。s + 1 瀵骏磺究 汽罄侧粥碰撞试验灼方法主要宥熨车碰撞试验和鸯车摸拟獭攮渡验。 实苹硪撩试验主要喇柬对己开发| 濑的成品率型避行按法规簧求的试骏，以搭 避是否这魏法筑簧零。程安睾攘每试验守又毒霾定鏊障攘攀试骢、掺象鼙障攘攀 适凝、熬事试爱彝辜辩警攘车试骚等方法。箕串穆璐鳖簿穗鼹) 蘧车试验避镄 试黢车静此，用移动壁鼯摭海车辆躲波除方法，广泛随爨在对侧瓣磁撞车辆遴嚣 s 窭堡堡：三查兰堡主兰堡笙塞 安全牲评价辩。实车碰獾试验与事敌情况最为接近，蔻综合评价车辆安全经能( 茏 其在法规检验嚣) 熬最基本、最有效的方漩。它是从象员保护的观点出发，以交 通事故再现的方式来分析车辆碰撞前后的乘员与车辆运动状态及损伤状况，并以 此为依据改进车辆结构安全性设计，增设或改进车内外乘员保护装筲。其试验结 果说服力最强，假实率碰撞试验的准备工作复杂、费用大、对设备静要求很离。 台车瑾攮模拟试验是对实车撞车试验熬模拟。套车试验是煺一个比较坚斟熬 台率代替汽车，无嚣破坏真实汽车，用于乘员保护装援的性能评价和零部件的耐 惯性力试验。其原因是利用可调机构( 如缓冲器、稔序器、活塞针涧等) 使台车 获得可瀵复的、接近予实车碰撞酌减遽波形。试验台冲击试验蕉对举辆的菜一部 谴邂行冲壹，评侩冀抗净毒性能。 台车碰援模拟试验可以比较清晰地反映零郝 孛农碰撞过中的能量吸收，载荷 分布以及结构抗撼冲击变形等特性，可以模拟较宽范围内的碰撞实情。从试件 响应和零部件损伤来看，对模拟实车碰撞的试验有重要的是下述一些参数：冲击 时的速度，减速度峰毽隘及捌减速度漳蓬懿主舞对阉或慈的辣冲持续辩瓣，试验 结果迂鹎，这些参数不是一定楣关的，因此理想豹模拟试验装攫应能对这些参数 进行单独的控制和调整，也就是必须能改变脉冲波形，以满足不同标准要求，但 是这些试验参数的确定较复杂，而且在试骏中难以考虑汽车侧围结构及其内饰面 与作用嗣乘爨身上的载荷之阉静稽互荚系。因藏这种试验般在新车墅歼发的翠 期避霉亍，为产最牙发过程鹣抗磁撞设计提供毒熬豹数据秽检验。 无论是套车磁撞模拟试验还是实车碰撞试验，都要涉及到试验数据的采集和 处理。通常采用的数据采集系统为电测量和光测量相结合的系统。试验中要用到 大麓的传感器和数台商速摄像梳；这势数据采集系统以及试验中采糟的很入在试 验 ； 都鬻进行严掺韵标定，其试验准餐工穆是+ 分费辩豹；另多 ，被动安垒落试 验特别熄整攀试骏都是破坏性试验，试验所需费用是十分昂贵的；菸且，由于试 验中有些随机因素的影响，使试验结果往往不够稳定；可重复性差。 1 3 2 虚拟试验研究 在早期的汽车被动安全性研究中主要是采用反复试验的方法，汽车结构耐撞 性和乘贸保护系统性能的检测主疆依靠试验手段和经验，这需要相当长的研究周 麓，露鬟需要藐费大量豹入力、物力鞠财力，帮便翔蠹乏，褥餮蠡奄缮鬃氇不一定理 想。 进行汽擎安全性研究最准确、可靠的手段悬实车试验。由于整苹碰撞试验要 在样车试制出来届彳能进行，且碰撞试验愚破坏性的，这就导致试骏费用昂贵并 虽瘸麓长，不举j 予侠速她发璇积解决闷趱，它哭鼯俸为较企面翁质羹最终稳验试 验，不适会开发殓段的嚣要，因聪人们一直试塑寻求从理论上豉愿数僮捌“簿豹方 6 。茎避堡三奎鲎堡主堂是造茎， 法来禳狱碰撞，戳鞴韵帮指导灏诗。醚蔫诗算撬按寒懿逐猛霞麓，拳及器穆莲埝， 如碰撞理论，材料理论，有限元理论的不断深入，以有限元方法为主的计算机模 攘方法褥裂飞速发震，歇焉密筏了一懿耱襞强太漪蠢臻较律，螺a n s y s i 。s - d y r a ， d y t r a n ，p a m c r a s h 筹。现有软件的模拟结果能与实车试验结聚大致吻合，并且 麓够节终六量鼢资金帮野簿，姆瓣是对予鹭祷潋避可戡在短藤海蠢鼹多静方法寨 作出比较，较快得到满意的改进方案。围此计算机模拟是近年米汽车安垒性能得 黻撬蠢黪重要手菠。 计算机技术羊现代计算力学的深入发展为汽车碰攘模拟敞件的发展及应嗣 提交了蔓好豹基旗。纛攘试验鹣主要瓿燕是；程汽车产箍翡设计羚莰就霹虢霹萁 进行模拟分析，并且可以很方便的进行熨车试验手段觅法实现的碰撞形式的分析 醭究，金嚣豹发现并麓决霹嚣，鼹嚣臻矮嚣豢蕊麓，簿低骚裂爨雳；冀辩，汽车 的零部件繁多、结构复杂，即使是采用日 常先进的三维高速摄像手段。也很难得 裂汽车爽罄关键罄转筑瘦麦交形媾凌，褥鼍援纯搂掇灵| j 霹浚缮戮攫毅模型巾矮爨 零部件的应力变形情况，为设计开发人员提供串富而熬簧的参考数据。 实黢涯硬，袋爱诗箨掇模数偌隽一耱分辑手段曩予汽车产蘸设计霸安全犍分 析，能够部分代替汽车碰撞试验，从丽提高效率、降低成本、缩短开发周期。汽 车碰攮模毅已经在安垒髅车襄嚣发、磁攮受害者爨护、入搏生物力学、碰撞试验 厢标准暇久开漱等领域中发挥了重大作用。将各种材料数据、运动参数等输入 c a e 系绞磬对番晕争不嗣试验条l 牛逆行计算规模数从露 ：譬出车辆碰攮过稷中妁各转 参数及蕊蔽律，楚实际生产中褥好不避的指路明灯。 讨“鞯规仿真与实孳磁撞试验相比，熙有：赞用低壤、周觏较短、可夔复性强、 缗粱倍患全面锋优势。该项磅究采甭辩谶的多体系统动力学、商鞭元、囊物力擘 等理论，完整垂勺仿真模型可以在没有改鼬或稍加改动的情况下胜任正强、侧西、 遥尾、黼滚等疆撞事敌簸傍襄。 本文采用荑国e t a 公司开发的汽率模拟试验场( v 粥) 软件野展汽攀侧面磷 攘虚毅试验技术黥研究。按照实车薇露疆撞试验要袋，将整率一移动蜜形壁辕 一g u r o s i i i 假人有限就模型组念到一超，确寇相互位鼹和边界条件，建立了汽 牵鼹瑟碰撞嚣募撬仿囊攘鍪。遵过谤冀，分褥蔼囊与试验懿疆较络栗，骚话模鬻 和仿真方法的正确性，字# 对仿真中出现的问题避行讨论，进一步完善模型和提高 传囊按零t 在穆磅雯彭蹙簿与瓣车裳釜测瑟磋耩粒，茂率弼藩主要啜能结梅髂鹃 坍塌、失稳、撕裂、弯曲失效以及吸能炔的变形椁都属予非线形大变形，这些绪 梅在诗薄簿要嚣露考虑榜瓣、见褥、接触、摩擦簿多魏嚣绞臻嚣素戆影漆，实舔 结构中的加强掇麓叠、蛑点排列、凸起和凹槽等细节也会影响载荷和变形的传递 鼹径e 这整参数及彝嚣麓骞效簸遴与释决，是建立整辜、穆魂变澎鏊臻、褥覆袋 ， 蕊鎏堡二：蠢鲎鐾圭慧燕篷奎。一一 蓬嫠囊摸鬻黉贱磅避费鼗蕊摸羧蕤黎磷黎关键，滚毽楚宴车裁骚黎蓬穗囊羧蕊褥 究豹熏赢鞠难杰。 。4 零文豫蘧背景稳耩突辫睿 本文怒激“x x 型瓣车实攀烈黧磁攘试验”魏萋醚溪嚣转n 汽车浆侧纛磁攘 安全蔑毅宋渗最安全车寤释黍爨辫寨蓊统嚣大荧镳臻零，器嚣藩蠹对予瓣瑟磁攮 安全性麴强究剃剐起步，嚣技术瞧旃辩要期当妖麴弼期。 辩了滔威筏莓秘瓣碰撞蠢金舔溅瀚薅矮布魏需求+ 零文糕深天了解黼e r 晒 法怒懿鏊疆皇，壤疆羔x 鼙赣攀实攀簇嚣逑撞翡鬻滚，癍矮p r o e 敬捧鼗x x 燮餐 车寂裁嚣疆揍移交变澎蹙漳浚嚣c a d 建模，骰入挨黧篌焉麓溺e a t 公簿v 隅 ( v i r t u a lp r o v i n gg r o u n d ) 艨拟试瓣场软件中v p g s a f e t y 模块提缴的非商此 瞧e u r o s i d - i 融走覆黧，最器暹溪￥慈( v i r t u a lp r o v i n go r o u n d 襞释黠x 装 鍪 轿攀漾行销瓣疆撞蕊擞试骏。 文攀淹容辩蘸鸯搭下耍令方蠢： 鹅一，在f 弼读大墩义献的旗础上，对汽率被劫安垒性研炎的爨义，侧越磁缝 灌蠹多 镄究瑗羧，囊巍惠雾、寿法麓袋蒸蓑爨蛰杰骰了旁绥。 篆= ，介缁了目箭闽际上流行的侧两碰撞技术法规和汽举嶷牟侧磷碰撞的试 验整鍪、潞聚程枣爱察羚缝暴黪浮宠。 簿兰，论遮了汽车溅覆磁攮虚拟窳验绩囊建禳离瓣蠢秀浚，辩 线蝗动忿簿 羧露鏊、磁攘避饕空阕卷爱嚣鬻鼗惩、袋蓬鬟燮串蔫巍肇嚣翁逡器零冀洼、游瓣 步长弊法和接触一碰攮滞丽算法及材料椴型的选择进行了详细的阐述。 熬鼹，斑艨v p g e t a 袋终，羲烈敬涟餐瑟畿撩法鬟e c e r 9 5 ，薄x x 鍪赣辜避 疗了汽霉溅嚣遴撞瑾靛实验。镶合爽攀镪瑟疆攮试验缀莱，对瘵撅实稳耱真镤鬃 避行骞教熬验渡，瑰试疑青效捷。遴避终较，髓毖缮荣与溉缱暴基零系；黢 证了本文汽牵侧蔺碰撼数值禳撇的方法，证孵了汽率钡蕊碰撞趱搬实验仿真模溅 瓣委确馈。 象纛，黠套文露了慈结。 壁堡鬻：三叁妻夔主鲎夔建奎一 第2 章汽车侧面磁撞试验概述 2 。 汽车镤f l 蕊碰攮试验法燕余绍陋拈 巍予汽车攀鼗绘久类造黢凝大敦羧失，汽鼙剿强璐攘安全蝼凌霎辨一些汽车 发这阐象( 魏兼壤、欧瀚、哥本等) 已掖弼入汽牵被动蜜全研究的主黉内容之， 避界上蕊汽车王照发遮溪家粼蠼应地建立法瓤，对汽率鹣蘧攮发全牲做选了强镱4 要求。德总静谎来，汽车安全法规可分为两类；类麓满家颁潦静汽率安全疆术 法援，搬美凰蜘f m v s s ( f e d e r a l 獭t o rv e h i c l es a f e t ys * a n d a r d s ) ，这怒 簿一耨麓苍鹰瓣汽车掰必须漆鼹煎趣滚。舅一粪霆汽车安垒醺缀评定褥漆，赫耨 擎评估缀织n c a p ( n e wc a ra s s e s s m e n tp r o g r a m ) 豹评定标准。其鞠姻是向绺 声器擞簿一事瑟耱簿寮全静隶警等缀。 世界上一烘汽车工业先避的国家，以在用举类型、燮通事敞记录等方面的彰 年统嚣努橇受馥蕹，钤辩汽辜裁瑟磋攘翡类囊特瘴，瓤怒穑应瓣谨瑟燕瀵验法艇， 作为汽苹制造厂必须执行的条漱，以此米检验汽车侧掰碰撞时的安全性。目前嫩 器主磷嚣疆蓬壤矮逐浚毒统一，主要露茭落嚣f t f f g s 2 1 4 雾酿瓣游e c e r 9 5 嚣释穗 面碰撼方式。甍国是黻早执行汽车侧瑚碰撞镍护法规的国家，1 9 9 0 年1 0 月 f 骚4 s s 2 t 4 在美灌矮奄簸纷之嚣，奁1 9 9 5 年i 霪，敬瓣遣黎褰了螽馥瓣蒸事穗 瓯碰掇法规e c e r 9 5 ，剿1 9 9 8 年1 0 月侧面碰摭的欧洲揩令9 6 2 7 e c 强制执行。 美潼与殴潍躲撬嚣毯l 撞试验方法耱浮霉 褥嬷骞疆太拳霪。褒磋蓬试验方滚骞 谶，美翮着重予模拟实际碰撞情况，令试验加载相对被撼汽车的碰撞角偏斜为2 7 。；歉灏瓣蓑黉予蕊骏条箨统一薄邃，令袋蓬爨舞棼。在谬捡撵器方溪，美嚣蕊 侧面碰撞试验以加速殿为评价榭标；丽欧洲侧躐碰撞试验的规邂中，以碰撞假人 禳蓬帮位夔揍豢位移鬟黪瑟受载蘩受资餐囊撂。装嚣饕穗蚕瑾攘簿最茹予装攮熟 人体部位胸部和骨翁作为伤静指标测避点；欧湘的伤害指标测量点贝0 包括头部 藩盖l f m v s s 2 1 4 试输形式 图2 2 e c e r 9 5 试验形武 警 武汉理 j 天举颈圭学位论文 、黢裁及髓嚣簿要害嫠使，美瓣兹译狯指标豹如鞍菇袭2 ，i 聪示。 表2 if m v s s 2 1 4 与e c e r 9 5 评价指标的比较 内容 f m v 8 s 2 1 4 e c e 鼢 头部蠢h p c ( 头部性能指标) 1 0 0 0 t t i ( 鹃舔伤害指 数) 瓣帮嚣骶靛嚣嶷形) 4 编 8 5 9 ( 四f 1 缓 攀) 9 0 9 ( 嚣门枣 火 a p f ( 腹部蜂值力) 2 5 k n 腹部无 蠹力( 等予4 。舔n 鼢外力) 敲骨 最大加逮度1 3 0 9p s p f ( 耻骨凝太合力) 6 k n 软鳃缓 茏秸键指数v 蠕1 o m s 泼：表2 + 1 中，艨都移誊指数t t i ( d ) = l 2 ( 岛 r 如) 式中：g r 上下瀚臂之醺大峰值减速髓，单位g ： g “一下脊樵蜂值城速度，单褪g 。 其它鬻家的汽车工照界，大多馥美褥或欧潮盼僦面碰擅试验标准为爵苗的试 验条款。也有的圜家参照本国在耀车状况，结食蒸国或欧洲豹试验标准制定出掰 游试验条款，魏舜本酶勰面碰攥法规采稻了与歇潲裙同的碰撞方式，1 9 9 8 年将侧 两碰撞汝规正式纳入日本安全藜准。由于我国长期以来灾行豹怒圣 划缀济模式， 爵汽车产品实行定羹试验帮蜡泵管理割爱，只开展汽车标准纯工律，而汽车法规 工作则刚刚开始，因此嗣前还没有正式的汽车侧砸碰撞法规。为了完善我国汽车 安全法髓律系，建孛圄汽车技拳醣究中心主持，开始蘑摹鼷定蕊v 敬2 9 5 穰蘸车 侧面碰攮中乘员保护认证规定，法规肇粱已经通过了网内专家的讨论釉修改， 预诗在矮近嚣冬癌r 该强溺整滋援氇薅在我霞开始实蓬。c 辩踩2 尊s 静起孳主要怒 依据e c e r 9 5 法规，并参考了美国、日本的相关条例，在掰前侧面碰撞法艘全球协 调静莛势下，麓英怒美、默法蕊的傍谲辍及孛毽巨热天獭，要求我寒】在麟定 c m v d r 2 9 s 法规时，也要充分考虑划与世抖同步。由于轿攀侧面碰撞时，述有可能 引超轿车翻褰熬颤或穰滚，霾蔻丈多餮家评登赣窜瓣委磁撞安受往薅，还鐾梭溅 车身顶靛、车门静强度钵。相应法规如燕国的侧门强艘( f f l v s s 5 7 1 2 1 4 ) 、 鼗嚣熬耨事铡f j 蘧囊 g b l 5 7 4 3 1 9 9 5 ) 等。辏车镧嚣磋攘试验篾综台逮戆 测上述静强度等祷方面的分项目。 2 2 汽车筏蘸磁攮试验t * 啪； 塞堡薹i ：杰囊鐾圭登篷i 垒塞 汽攀礞攘试验蕊综台箨徐汽攀袋攘安垒犍髋熬袋篓零、鼹露效浆穷浃* 宅 楚臻暴爨保护戆蕊煮窭笈，跌交运攀簸褥聚斡方式。采分援攀骥疆撞囊i 嚣辩黎鬟 每革赣遴臻袄态及摸鼹摭猿，著敬魏为餐撵致避攀辍貉辏安垒糕教嚣，壤戳溅羧 避车内莱顾保护装置。间时，它还魑滑率模拟磷撼、计辣机模拟计算蒋试验研究 黪墓貔。鼹然+ 实霉磺蘧遗夔爨怒秘爨，鲤鬻技羲，艇宅与囊安蕊汽车磁攘漤蔽 情形最为接近，其实验缩莱淡黼力爨强，是综合评价汽车碰攘赭垒毪德最基零耱 不哥健蛰靛安验方法。察车磷撞嚣蠢主鼙尊；燕瓣髓攘、捌掰磁擅，遗遑魏撞、 穗度磁攘鞠翻滚等落戴，其中磁藤磁攘秘侧蕊磁攮察敬建最常觅鼹逢簸乘爨僚密 矮多戆纂蔽形式。嚣瓣窿我嚣遗霄懿浚攀餐囊黉薅试虢帮曼参考歇爨e c e r 9 5 辩 试验方法。默下至要舟隳汽车褥谣獭镳谖骧设镛、试狳稷亭藏试验缩袋髂详价。 2 2 汽车粼器醴撞试验竣簧 簸寒浚，盔实苇餐蠢磁潼试验串，圭襄麓试验浚餐菇铡鬻碰撞试验暇人、 簿蓼麓变辫壁潦( m d b ) ，零萼| 暴绫、麓遮摄豫繁绫、漫辜毯撩塞、慧臻藜壤等 等。 囊。釜， 。 遘攀餐瑟磁攘瀵虢港赣轰 稂入怒汽牮碰撞试验中一颁蕙墼的测试工典。它模仿入的扑型和内部结构， 趱予辩褒濒攀袋潼嚣攀海骜要大囊翦摸侮蕊嚣。瓣蒹磁蕊试羲趱簇夫爨专羯臻予 汽车铡谣碰攘试验的骰久，以鸯核汽攀灌趣定试骏祭倦下发生侧瑟磁攘粒对人黪 赛客翡熬。嫠器藏匿魂巍蠢静粼袋簸天蠢s l 器一骶g 、b i o s i d 、e u r o s t i ) - i 、 s i d 、e s ”2 、w o r l d s i d 蒋。其中，f m v s $ 2 1 4 采糯的侧碰假人为s i d ，e c e r 9 5 聚糟 静剩磁骰a 烫e u r o s i d 一 。爨藩袭戴瀑送蜇瓣汽率瓣嚣黉擒嚣悉熬磐又蕊 e u r o s i 莎l ，熬溪2 3 辫嚣： v z o s i d - i ? j 。； 髑悔罅罄8 蘸、 、，内 女漆；礴 ，品嘉；攀4 毒咖蝉蜘叫槲二脚一 羽2 3 飘r 。s 争l 瓣碰德天 阉2 。4 如s i