第五章 汽车碰撞试验与测试技术(侧面碰撞)

1、朱明工作室朱明工作室授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔第五章第五章 汽车碰撞试验与测试分析技术汽车碰撞试验与测试分析技术 （侧面碰撞）（侧面碰撞） 中南大学机电学院中南大学机电学院内容提要内容提要5.1 汽车侧面碰撞试验简介汽车侧面碰撞试验简介5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施5.3 实车实车碰撞试验简介碰撞试验简介5.4 零部件零部件台架台架试验方法及试验设备试验方法及试验设备5.5 零部件零部件模拟模拟碰撞试验方法与设备碰撞试验方法与设备5.6 集成的安全系统集成的安全系统图示图示5.7 几种汽车安全性几种汽车安全性评价评价系统系统5.8 NCAP的前世今身的前世今

2、身中南大学机电学院中南大学机电学院5.1 5.1 汽车侧面碰撞试验简介汽车侧面碰撞试验简介n5.1.1 前言前言n从从2000 年中华人民共和国道路交通事故统计资料显示：年中华人民共和国道路交通事故统计资料显示：n正面碰撞事故正面碰撞事故12.852 万次，占交通事故的万次，占交通事故的20.83%，侧，侧面碰撞事故面碰撞事故21.2292万次，占万次，占34.41%，超过了正面碰撞，超过了正面碰撞13.58%。n从死亡人数看，侧面碰撞比正面碰撞少从死亡人数看，侧面碰撞比正面碰撞少4.27%，而受伤人，而受伤人数，侧面碰撞要比正面碰撞多数，侧面碰撞要比正面碰撞多7.59%1。n由此可见，侧面碰

3、撞是我国发生频次较高、造成严重受伤由此可见，侧面碰撞是我国发生频次较高、造成严重受伤人数较多的交通事故。人数较多的交通事故。中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.2 5.1.2 国际国际侧面碰撞试验法规及异同点侧面碰撞试验法规及异同点 移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、形状不同；形状不同； 碰撞形态不同；碰撞形态不同； 试验用假人不同；试验用假人不同； 碰撞速度不同；碰撞速度不同； 碰撞点的位置不同；碰撞点的位置不同； 乘员伤害指标也略有不同。乘员伤害指标也略有不同。v 特点特点：欧、美现有的欧、美现有的汽车侧面碰撞试验方法不同点较多汽车侧面碰撞试验方法

4、不同点较多v 区别：区别：v 碰撞法规：碰撞法规： FMVSS2147法规法规车门侧压静强度车门侧压静强度； ECEECE法规法规侧碰撞保护侧碰撞保护(1991(1991年年) )； ISON123法规法规侧碰撞保护侧碰撞保护。 中南大学机电学院中南大学机电学院v 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较表表5-1. . 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表 中南大学机电学院中南大学机电学院v 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较表表5-2各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续）各国侧

5、面碰撞试验方法与评价指标比较一览表（续） 中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.3 我国汽车侧面碰撞试验我国汽车侧面碰撞试验 n从汽车侧面碰撞法规草案的起草工作和从汽车侧面碰撞法规草案的起草工作和2002 年中国汽车技术研究中心开展的三年中国汽车技术研究中心开展的三例实车侧面碰撞试验都证实，我国汽车例实车侧面碰撞试验都证实，我国汽车侧面碰撞评价方法基本侧面碰撞评价方法基本参照欧洲参照欧洲ECER95 法规。法规。 中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.3 我国汽车侧面碰撞试验我国汽车侧面碰撞试验n定义：安装在定义：安装在滑车滑车前面的可变形障碍物以时速前面的可变形障碍物以时速50公里公里/

6、小时（小时（30迈）的速度，从侧面撞向试验车辆的驾驶员侧，滑车中心应正对迈）的速度，从侧面撞向试验车辆的驾驶员侧，滑车中心应正对车侧最凸处的车侧最凸处的95%处，以此来模拟侧面碰撞。处，以此来模拟侧面碰撞。 中南大学机电学院中南大学机电学院4侧面撞柱碰撞V=29km/h汽车侧面碰撞汽车侧面碰撞中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.4 5.1.4 侧面碰撞评估试验侧面碰撞评估试验美国新车侧撞评估试验美国新车侧撞评估试验澳大利亚澳大利亚, 欧洲欧洲, 日本新车日本新车侧撞评估试验侧撞评估试验美国美国IIHS侧撞试验侧撞试验中南大学机电学院中南大学机电学院 5.1.4 5.1.4 侧面碰撞评估试验

7、侧面碰撞评估试验 侧撞评估试验侧撞评估试验(欧洲欧洲, 澳大利亚澳大利亚, 日本日本)头头/颈颈胸胸臀臀/腿腿50公里公里/小时小时中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.4 5.1.4 侧面碰撞评估试验侧面碰撞评估试验(IIHS, 56公里/小时)中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验可变形移动壁障侧面碰撞试验n2011年年7月月6日下午日下午2点，点，中国中国汽车技术研究中心碰撞实汽车技术研究中心碰撞实验室对上海大众汽车有限公司生产的大众汽车牌验室对上海大众汽车有限公司生产的大众汽车牌/VOLKSWAGEN SVW71411AR型轿车（型轿车（Polo201

8、1款款 1.4 MT致尚版）完成了致尚版）完成了“可变形移动壁障侧面碰撞试可变形移动壁障侧面碰撞试验验”。中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验可变形移动壁障侧面碰撞试验 中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验可变形移动壁障侧面碰撞试验 中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验可变形移动壁障侧面碰撞试验 中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.5 可变形移动壁障侧面碰撞试验可变形移动壁障侧面碰撞试验 上一页1234567下一页中南大学机电学院中南大学机电学院5.1.6侧撞柱试验侧撞柱试验(29公里公里

9、/小时小时)定义：定义：被测车辆以时速29公里/小时（18迈）的时速冲向一直径为254mm的刚性圆柱。因为圆柱相对车身十分狭窄，所以通常会从侧面冲击进车内。 （约有四分之一的重伤甚至是致命的伤害时发生在侧面碰撞上的。许多事故发生在一辆车撞向另一辆车的侧面，然而在德国却有半数以上的侧面碰撞对象是电线杆或大树等柱状物体。） 中南大学机电学院中南大学机电学院155.1.6侧撞柱试验侧撞柱试验？结构门构成；？中南大学机电学院中南大学机电学院内容提要内容提要5.1 汽车侧面碰撞试验简介汽车侧面碰撞试验简介5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施5.3 实车碰撞试验简介实车碰撞试验简介5.4

10、零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备5.5 零部件模拟碰撞试验方法与设备零部件模拟碰撞试验方法与设备5.6 集成的安全系统图示集成的安全系统图示5.7 几种汽车安全性评价系统几种汽车安全性评价系统5.8 NCAP的前世今身的前世今身中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.1 车身变形的评价方法车身变形的评价方法汽车侧面碰撞试验是采用移动变形壁障以汽车侧面碰撞试验是采用移动变形壁障以50km/h 的速度撞击驾驶员的速度撞击驾驶员侧车身，撞击基准线为过驾驶员座椅侧车身，撞击基准线为过驾驶员座椅R 点的汽车横截面与车门的交线

11、。点的汽车横截面与车门的交线。当车身变形满足以下要求时以为合格：当车身变形满足以下要求时以为合格：n( 在侧面碰撞试验过程中，车门不得开启；在侧面碰撞试验过程中，车门不得开启；)(1) 碰撞试验后，不使用工具，应能打开足足数目能使乘员正常进出的碰撞试验后，不使用工具，应能打开足足数目能使乘员正常进出的车门，以保证所有乘员都能撤离；同时，能够将假人从约束系统中解车门，以保证所有乘员都能撤离；同时，能够将假人从约束系统中解脱出来，并从车辆中取出；脱出来，并从车辆中取出；(2) 碰撞后安全带不能断裂，安全带扣不能脱开；碰撞后安全带不能断裂，安全带扣不能脱开；(3) 所有内部构件在脱落时都不应露出锋利

12、的突出物或锯齿边，而增加所有内部构件在脱落时都不应露出锋利的突出物或锯齿边，而增加乘员受伤的可能性；乘员受伤的可能性；(4) 在不增加乘员受伤危险性的情况下，答应出现由永久变形而产生的在不增加乘员受伤危险性的情况下，答应出现由永久变形而产生的断裂；断裂；(5) 碰撞试验后，若燃油供给系统存在液体连续泄漏，那么，泄漏速率碰撞试验后，若燃油供给系统存在液体连续泄漏，那么，泄漏速率不得超过不得超过30g/min；假如来自燃油供给系统的液体与来自其它系统的；假如来自燃油供给系统的液体与来自其它系统的液体混合，且不同的液体不轻易分离和辨认，那么，在评定连续泄漏液体混合，且不同的液体不轻易分离和辨认，那么

13、，在评定连续泄漏时，收集到的所有液体都应计进。时，收集到的所有液体都应计进。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.2 侧面碰撞假人的评价方法侧面碰撞假人的评价方法试验采用试验采用EuroSID-I 侧面碰撞假人来考核汽车对乘员的伤害，侧侧面碰撞假人来考核汽车对乘员的伤害，侧面碰撞假人考核的内容比正面碰撞假人要多，其评价指标如下：面碰撞假人考核的内容比正面碰撞假人要多，其评价指标如下：5.2.2.1 头部伤害指数头部伤害指数HICHIC 的计算公式为：的计算公式为：n n式中式中 a表示假人头部质心的三向合成加速度（表示假人头部质心的三向

14、合成加速度（1000Hz 滤滤波），用重力加速度波），用重力加速度g 的倍数表示；的倍数表示；t1，t2碰撞过程中所选择的两个时刻，它们应使上式计算结碰撞过程中所选择的两个时刻，它们应使上式计算结果达到最大值，单位为果达到最大值，单位为s。HIC 值应小于或即是值应小于或即是1000，当没有发生头部接触时，则不必丈，当没有发生头部接触时，则不必丈量或计算量或计算HIC 值，只记录值，只记录“无头部接触无头部接触”。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2汽车侧面碰撞汽车侧面碰撞 n5.2.2.2 胸部性能指数胸部性能指数胸部性能指数包括肋骨变形指数和胸部粘性指数，其中肋骨变形胸部性能指数包括肋骨

15、变形指数和胸部粘性指数，其中肋骨变形指数由实际丈量得到，胸部粘性指数是计算结果。目前胸部粘性指数由实际丈量得到，胸部粘性指数是计算结果。目前胸部粘性指数不作为考核指标，只作参考。指数不作为考核指标，只作参考。(1) 肋骨变形指数（肋骨变形指数（RDC）表示肋骨在受撞击时的最大变形位移表示肋骨在受撞击时的最大变形位移量，量，RDC 应小于或即是应小于或即是42mm；(2) 粘性指数（粘性指数（VC）应小于或即是应小于或即是1.0m/s，VC 是由瞬时产生的是由瞬时产生的肋骨压缩量和变形速率的乘积求得，两者均由肋骨的变形获得。肋骨压缩量和变形速率的乘积求得，两者均由肋骨的变形获得。t 时刻，肋骨的

16、压缩量为经时刻，肋骨的压缩量为经180Hz 滤波以后的肋骨变形量与假人胸滤波以后的肋骨变形量与假人胸部宽度一半（金属肋骨为部宽度一半（金属肋骨为0.14m）的比值，即：）的比值，即：nC(t)=D(t)/0.14。t 时刻的肋骨变形速率按下式求得：时刻的肋骨变形速率按下式求得： n式中式中 D(t)t 时刻滤波后的变形量（时刻滤波后的变形量（m）；）；t变形丈量的时间间隔（变形丈量的时间间隔（s），最大值为），最大值为12510-6s。粘性指数粘性指数即为即为MAXC(t) V(t)。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2汽车侧面碰撞汽车侧面碰撞 n5.2.2.3 腹部性能指数腹部性能指数腹部

17、力的峰值（腹部力的峰值（APF）应小于或即是）应小于或即是2.5 kN 的内力的内力（外力相当于（外力相当于4.5 kN），它是由安装在假人碰撞侧腹），它是由安装在假人碰撞侧腹部表面下部表面下39mm 处的三个力传感器测得的力经过处的三个力传感器测得的力经过600Hz 滤波后累加所得的最大值。滤波后累加所得的最大值。5.2.2.4 骨盆性能指数骨盆性能指数耻骨合成力峰值（耻骨合成力峰值（ PSPF）应小于或即是）应小于或即是6kN，由安装，由安装在假人骨盆耻骨位置的力传感器输出经在假人骨盆耻骨位置的力传感器输出经600Hz 滤波后滤波后得到。得到。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧

18、面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.3 改善汽车侧面碰撞安全性的措施改善汽车侧面碰撞安全性的措施从满足汽车侧面碰撞试验的评价要求出发，要从满足汽车侧面碰撞试验的评价要求出发，要进步汽车抗侧面碰撞的安全性，需要对汽车侧进步汽车抗侧面碰撞的安全性，需要对汽车侧面的车身结构进行适当的改进，主要从以下二面的车身结构进行适当的改进，主要从以下二方面考虑：方面考虑：n尽可能减少车门的陷进量，保证碰撞后假人尽可能减少车门的陷进量，保证碰撞后假人盆骨四周有足够的空间；盆骨四周有足够的空间；n尽可能地降低侧面碰撞过程中传递给假人的尽可能地降低侧面碰撞过程中传递给假人的撞击，即降低二次碰撞速度，从而

19、降低侧面碰撞击，即降低二次碰撞速度，从而降低侧面碰撞假人的伤害值。撞假人的伤害值。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 图 侧面碰撞理想变形量5.2.3.1 减少车门变形措施减少车门变形措施中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.3.1 减少车门变形措施减少车门变形措施图图1 所示所示d 表示车门内侧间隔座椅外侧的最小间隙，侧表示车门内侧间隔座椅外侧的最小间隙，侧面碰撞时车身理想的变形量要求小于即是面碰撞时车身理想的变形量要求小于即是d，这样能够保，这样能够保证乘员在发生侧面碰撞后能有足够的

20、生存空间，及时离证乘员在发生侧面碰撞后能有足够的生存空间，及时离开事故车辆。开事故车辆。n要达到这一要求，最有效的方法是要达到这一要求，最有效的方法是n1.在车门中增加车门在车门中增加车门防撞杆防撞杆；n2.其次可以对座椅横梁、门槛加强梁、窗台加强板、其次可以对座椅横梁、门槛加强梁、窗台加强板、B 柱进行适当的加强；柱进行适当的加强；n3.最后，要保证最后，要保证A/B/C 柱与顶盖、门槛的接合良好，包柱与顶盖、门槛的接合良好，包括门铰链和门锁的可靠性。括门铰链和门锁的可靠性。n由于车门所受的力终极传递给门框，由门框来承受，所由于车门所受的力终极传递给门框，由门框来承受，所以门框的坚固程度将会

21、影响到车门的变形量，门铰链和以门框的坚固程度将会影响到车门的变形量，门铰链和门锁的可靠性直接关系到碰撞过程中车门是否开启或脱门锁的可靠性直接关系到碰撞过程中车门是否开启或脱落。落。 中南大学机电学院中南大学机电学院假人和车门之间的空间关系车门侵入速度波形5.2.3.1 减少车门变形措施减少车门变形措施中南大学机电学院中南大学机电学院中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施降低二次碰撞速度措施对车身侧面的加强，会在一定程度上增加碰撞对车身侧面的加强，会在一定程度上增加碰撞过程中汽车侧向加速度，这与降低二次碰撞速过

22、程中汽车侧向加速度，这与降低二次碰撞速度是相矛盾的，因此在对车身侧面加强的同时度是相矛盾的，因此在对车身侧面加强的同时一定要兼顾到二次碰撞速度的变化。一定要兼顾到二次碰撞速度的变化。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施降低二次碰撞速度措施从国外的试验统计结果显示，侧面碰撞时，人体胸部从国外的试验统计结果显示，侧面碰撞时，人体胸部的伤害值与的伤害值与B 柱腰带（乘员胸部高度位置，如图柱腰带（乘员胸部高度位置，如图2 所示）所示）撞击假人的速度成正比图撞击假人的速度成正比图3。同时，在实际试验中也发。同时，在实

23、际试验中也发现现B 柱在变形过程中，腰带处的变形速度最大，柱在变形过程中，腰带处的变形速度最大，n如图如图2 所示。所示。图3 实车侧面碰撞仿真模型图2 B柱腰带位置中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施降低二次碰撞速度措施要降低侧面碰撞中乘员胸部的伤害，必须对要降低侧面碰撞中乘员胸部的伤害，必须对B 柱的结柱的结构进行优化，降低构进行优化，降低B 柱腰带处的塑性变形速度，如图柱腰带处的塑性变形速度，如图4 中点划线所示。中点划线所示。 图图2 B柱腰带位置柱腰带位置图图4 B柱变形及速度分布曲线柱变形及速度

24、分布曲线中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.3.2 降低二次碰撞速度措施降低二次碰撞速度措施降低腹部和骨盆伤害同样必须降低对应人体腹部和骨降低腹部和骨盆伤害同样必须降低对应人体腹部和骨盆位置车身的变形速度，可以采用以下措施：盆位置车身的变形速度，可以采用以下措施：n1.在车门内部对应位置增加特殊吸能材料，减少传递在车门内部对应位置增加特殊吸能材料，减少传递到车门内板的撞击能量，从而降低车门内侧的变形速到车门内板的撞击能量，从而降低车门内侧的变形速度；度；n2.通过加强座椅骨架刚度，依靠座椅的支撑和缓冲，通过加强座椅骨架刚度，依靠座椅的

25、支撑和缓冲，来降低二次碰撞速度。来降低二次碰撞速度。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.4 应用实例应用实例为了证实上述方法的可行性，经过试验验证过的整车为了证实上述方法的可行性，经过试验验证过的整车有限元有限元模型，对驾驶员侧车门的窗台加强板和防撞杆、模型，对驾驶员侧车门的窗台加强板和防撞杆、座椅横梁、门槛加强梁以及座椅横梁、门槛加强梁以及B 柱腰带位置进行了适当柱腰带位置进行了适当加强加强，其他零件模型保持不变。，其他零件模型保持不变。n在同样的仿真条件下，对改进后整车模型进行侧面碰在同样的仿真条件下，对改进后整车模型进行侧面碰撞

26、撞模拟模拟计算，仿真模型如图计算，仿真模型如图3 所示，仿真结果如图所示，仿真结果如图5 至至图图6 所示所示。 中南大学机电学院中南大学机电学院n.图5 仿真结果（1） 图6 仿真结果（2）中南大学机电学院中南大学机电学院5.2汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n从从改进改进后模型的侧面碰撞仿真结果显示：相对改进前后模型的侧面碰撞仿真结果显示：相对改进前的仿真结果，车身侧面的变形量和的仿真结果，车身侧面的变形量和B 柱腰带处变形速柱腰带处变形速度有明显减少，假人胸部、腹部和骨盆的伤害指标有度有明显减少，假人胸部、腹部和骨盆的伤害指标有明显降低，但头部伤害指标有增加趋势。明显降低，

27、但头部伤害指标有增加趋势。中南大学机电学院中南大学机电学院5.2汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施 n5.2.5 结论结论通过将改进的整车侧面碰撞仿真结果与改进前的仿真通过将改进的整车侧面碰撞仿真结果与改进前的仿真结果及试验结果的比较，可以得到以下结论：结果及试验结果的比较，可以得到以下结论：(1)加强加强汽车地板、门框和车门能够减小汽车侧面碰撞汽车地板、门框和车门能够减小汽车侧面碰撞时汽车的变形，确保乘员的生存空间；时汽车的变形，确保乘员的生存空间；(2)二次碰撞二次碰撞速度是人体胸部伤害值的重要影响因素，速度是人体胸部伤害值的重要影响因素，降低降低B 柱的二次碰撞速度能明显降低碰

28、撞时人体胸部柱的二次碰撞速度能明显降低碰撞时人体胸部的伤害。的伤害。对车身侧面的加强和增加吸能材料能减少碰撞对人体对车身侧面的加强和增加吸能材料能减少碰撞对人体腹部和骨盆的伤害，但会增加对人体头部的伤害，因腹部和骨盆的伤害，但会增加对人体头部的伤害，因此在对车身加强时应进行优化设计。此在对车身加强时应进行优化设计。中南大学机电学院中南大学机电学院内容提要内容提要n5.1 汽车汽车侧面侧面碰撞试验简介碰撞试验简介n5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施n5.3 实车碰撞试验简介实车碰撞试验简介n5.4 零部件零部件台架台架试验方法及试验设备试验方法及试验设备n5.5 零部件零部件模

29、拟模拟碰撞试验方法与设备碰撞试验方法与设备n5.6 集成的安全系统集成的安全系统图示图示n5.7 几种汽车安全性几种汽车安全性评价评价系统系统n5.8 NCAP的前世今身的前世今身中南大学机电学院中南大学机电学院5.3 实车碰撞试验简介实车碰撞试验简介v 5.3.15.3.1实车碰撞试验特点实车碰撞试验特点： 是在是在0.1s内内完成的不可重复再做的试验。综合了机械完成的不可重复再做的试验。综合了机械运动学、电子学、光学、计算机等科学技术，且试验要运动学、电子学、光学、计算机等科学技术，且试验要用真实车辆和许多一次性消耗材料，成本很高，任何小用真实车辆和许多一次性消耗材料，成本很高，任何小的失

30、误都可能造成巨大损失的失误都可能造成巨大损失中南大学机电学院中南大学机电学院撞行人试验撞行人试验 头头: 头部受伤判据头部受伤判据大腿大腿: 受力受力/弯曲弯曲小腿小腿:受力受力/弯曲弯曲/剪力剪力中南大学机电学院中南大学机电学院车顶强度试验车顶强度试验 美国政府法规美国政府法规:静力下压静力下压12.5CM, 最大抗压力必须达到车重的最大抗压力必须达到车重的1.5倍倍.最新美国法规最新美国法规(2008年生效年生效), 最大抗压力必须达到车重的最大抗压力必须达到车重的2.5倍倍.中南大学机电学院中南大学机电学院5.3.2实车碰撞试验程序实车碰撞试验程序（1 1）试验车辆质量：空载质量十行李质

31、量十假人）试验车辆质量：空载质量十行李质量十假人质量（两个假人质量）质量（两个假人质量）（2 2）燃油箱：抽出全部燃油，加入）燃油箱：抽出全部燃油，加入92929494油油箱容积的水或其它不易燃液体箱容积的水或其它不易燃液体（3 3）被试车辆的制动液、冷却液、机油应全部放）被试车辆的制动液、冷却液、机油应全部放出（这一点没有专门规定），防止溅洒到壁障表面和出（这一点没有专门规定），防止溅洒到壁障表面和下部的高速摄影机上下部的高速摄影机上（4 4）轮胎气压调到规定值）轮胎气压调到规定值（5 5）车辆质量的调整：当车辆未达到上述（）车辆质量的调整：当车辆未达到上述（1 1）条）条规定的质量时，应加

32、配重（质量块），加装位置应选规定的质量时，应加配重（质量块），加装位置应选择不影响车辆碰撞和乘员保护的地方择不影响车辆碰撞和乘员保护的地方 5.3.2.1试验主要步骤试验主要步骤：中南大学机电学院中南大学机电学院n（6）加速度传感器安装和目标标志纸设置）加速度传感器安装和目标标志纸设置n（7）座椅位置和靠背角度调整，转向盘位置）座椅位置和靠背角度调整，转向盘位置调整调整n（8）试验车辆的基本条件：车门全闭不锁，）试验车辆的基本条件：车门全闭不锁，驻车制动释放，变速器处空档位置，钥匙锁处驻车制动释放，变速器处空档位置，钥匙锁处接通位置接通位置n（9）假人着座姿势检查：头、腿和其它部位）假人着座姿

33、势检查：头、腿和其它部位按需要涂些油彩，以帮助确认假人碰撞部位按需要涂些油彩，以帮助确认假人碰撞部位n（10）试验：在距碰撞点之前）试验：在距碰撞点之前300mm处测量处测量车速，碰撞试验后进行静态翻转检验，检查泄车速，碰撞试验后进行静态翻转检验，检查泄漏情况漏情况 中南大学机电学院中南大学机电学院 5.3.2.25.3.2.2实车碰撞试验程序框实车碰撞试验程序框图试验任务书试验任务书电测准备电测准备假人标定假人标定试验车准备试验车准备尺寸测量尺寸测量质量测定质量测定传感器设置传感器设置头 部头 部胸 部胸 部髋 部髋 部膝 部膝 部假人安置假人安置加速度传感器校正加速度传感器校正记录仪 磁带

34、机记录仪 磁带机电测系统连接电测系统连接光学测量准备光学测量准备高速摄影机准备高速摄影机准备碰撞设备准备碰撞设备准备壁障准备壁障准备牵引系统牵引系统照明系统照明系统浸车环境室浸车环境室高速摄影高速摄影准备与实施准备与实施相关设施准备相关设施准备试 验试 验静态翻转检验静态翻转检验变形测定变形测定样车照片样车照片图像分析图像分析数据处理数据处理试验报告试验报告图图6-25 实车碰撞试验程序框图实车碰撞试验程序框图中南大学机电学院中南大学机电学院5.3.3 实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备v主要要求主要要求：v 实车碰撞试验系统中，碰撞时与试验车辆相作用的物体的表面称为壁障。图图5-2

35、6 移动壁障移动壁障 固定壁障表面至少宽固定壁障表面至少宽3m ，高，高 1.5m； 壁障表面垂直于壁障前的路面壁障表面垂直于壁障前的路面且固定且固定19mm厚多层板；厚多层板； 壁障尺寸和结构应足以限制其壁障尺寸和结构应足以限制其表面变形量小于车辆永久压溃表面变形量小于车辆永久压溃量的量的1%。 固定壁障安装载荷传感器固定壁障安装载荷传感器 （1250个）。个）。v 移动壁障表面类型移动壁障表面类型： 平面刚性表面（平面刚性表面（FMVSS301FMVSS301规定）：规定）：应用于后碰撞试验。应用于后碰撞试验。 吸能表面（吸能表面（FMVSS214FMVSS214规定）：规定）：应用于侧面

36、碰撞试验应用于侧面碰撞试验。 11.25讲讲到此到此中南大学机电学院中南大学机电学院碰撞试验设施碰撞试验设施中南大学机电学院中南大学机电学院5.3.3 实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续）v 牵引装置要求牵引装置要求：v 是使被试车辆或移动壁障由静止到产生设定的碰撞前速度的装置。 高精度的速度控制。如正面碰撞速度：高精度的速度控制。如正面碰撞速度：美美48.3km/h; 日日500-22km/h图图5-27 日本汽车研究所牵引系统日本汽车研究所牵引系统 牵引被试车辆加速过程中，牵引加速度恒定且不能过大，保证假人姿势牵引被试车辆加速过程中，牵引加速度恒定且不能过大，保证假人姿势不致

37、发生变化不致发生变化 安全可靠且节能安全可靠且节能中南大学机电学院中南大学机电学院5.3.3 实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续）v 制动装置制动装置：v 试验车辆牵引加速方式多采用电机/液压马达驱动转筒缠绕钢丝绳来实现 在驱动轴上由液压操纵来控制。在驱动轴上由液压操纵来控制。v驱动绞车： 组成：包括连组成：包括连接车辆部分和接车辆部分和引导部分与钢引导部分与钢丝绳连接丝绳连接 要求：脱钩装要求：脱钩装置在车辆碰撞置在车辆碰撞前约前约30m与被与被试车辆脱开，试车辆脱开，以保证被试车以保证被试车辆匀速行驶一辆匀速行驶一段距离段距离v 脱钩装置脱钩装置：图图5-28 脱钩装置脱钩装

38、置中南大学机电学院中南大学机电学院5.3.3 实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续） v 地坑构成地坑构成：v 要了解碰撞试验过程中车辆的损伤状况，需要分析车辆损害的工程，特别要注意从车辆下部观测。在固定壁障前下部设置一观测井并称之为观测地坑。 内设反光镜、高速摄影机、照明灯内设反光镜、高速摄影机、照明灯 地坑上盖为一角钢钢筋焊接网状盖板地坑上盖为一角钢钢筋焊接网状盖板图图5-29 观测地坑观测地坑v 轨道是被试车辆或移动壁障实现动力驱动的通道。v 类型：单轨、多轨 在碰撞试验前在碰撞试验前, 装载有假人的被试车辆装载有假人的被试车辆必须放入能保持规定温度的恒温室。必须放入能保持规

39、定温度的恒温室。 FMVSS208规定：规定：Hybrid 18.925.6， Hybrid 20.622.2 中南大学机电学院中南大学机电学院5.3.3 实车碰撞用主要试验设备实车碰撞用主要试验设备（续）v 照度要求照度要求：v 在实车碰撞试验过程中，为了分析假人运动特性和车辆碰撞特性，须同时采用几部高速摄影机，要求有足够的照明设备来保证足够的照度。 在固定壁障前方在固定壁障前方5 m 2 m范围内应能保范围内应能保证证50000lx的照度。的照度。（勒克斯，米烛光勒克斯，米烛光）图图5-30 照明系统照明系统中南大学机电学院中南大学机电学院内容提要内容提要n5.1 汽车汽车侧面侧面碰撞试验

40、简介碰撞试验简介n5.2 汽车侧面碰撞评价与措施汽车侧面碰撞评价与措施n5.3 实车实车碰撞试验简介碰撞试验简介n5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备n5.5 零部件零部件模拟模拟碰撞试验方法与设备碰撞试验方法与设备n5.6 集成的安全系统集成的安全系统图示图示n5.7 几种汽车安全性几种汽车安全性评价评价系统系统n5.8 NCAP的前世今身的前世今身中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备 5.4.1 5.4.1 主要内容主要内容5.4.1.1 5.4.1.1 概述概述v 主要介绍主要介绍车顶车顶及及侧门侧门

41、强度、强度、安全带安全带固定点、固定点、门锁门锁及门及门铰链、铰链、安全带安全带、座椅及头枕座椅及头枕、燃油箱燃油箱、安全、安全方向柱方向柱、内部、内部凸出物凸出物的零部件的台架试验方法，并简要介绍已得到广泛的零部件的台架试验方法，并简要介绍已得到广泛采用的试验设备。采用的试验设备。中南大学机电学院中南大学机电学院 5.4.1.2 汽车零部件试验检测项目汽车零部件试验检测项目安全带假人头部撞击车顶试验假人膝盖撞击车体试验元部件能量吸收试验结构强度空气袋试验车顶, 材料强度中南大学机电学院中南大学机电学院5.4.1.3 子系统滑轨碰撞试验子系统滑轨碰撞试验n乘客保护系统n座椅设计n结构安全评估n

42、传感器试验n空气袋试验中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)v 试验方法：试验方法：以以12.7mm/s速度加载，直至载荷达到空车质量速度加载，直至载荷达到空车质量1.5倍或倍或22246N力中的较大者为止，此时加载平板的位移不应力中的较大者为止，此时加载平板的位移不应超过超过127mm，试验应在，试验应在120s内完成。内完成。5.4.2、车顶及侧门强度试验车顶及侧门强度试验v 目的一目的一：车顶强度试验：车顶强度试验是评价汽车发生滚翻事故时，为了确是评价汽车发生滚翻事故时，为了确保乘员的生存空间，车顶应具备的最低强度。保乘员

43、的生存空间，车顶应具备的最低强度。v FMVSS 216216条款规定了车顶强度的试验方法及性能要求条款规定了车顶强度的试验方法及性能要求图图6-1 6-1 车顶强度试验装置的安装及使用车顶强度试验装置的安装及使用中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)v 试验方法：试验方法：可以用可以用13mm/s速度连续加载，直至加载装置速度连续加载，直至加载装置移动移动460 mm，试验应在，试验应在120s内内完成。也可以用不大于完成。也可以用不大于24.5 mm/s速度或速度或890N的增值逐级加的增值逐级加载，记录载荷载，记录载荷变形

44、曲线。变形曲线。5.4.2、车顶及侧门强度试验车顶及侧门强度试验v 目的二目的二：侧门强度试验：侧门强度试验是评价汽车在侧面撞车时，是评价汽车在侧面撞车时，为了使侧门进入车室产生的为了使侧门进入车室产生的危险减到最低，侧面应具备危险减到最低，侧面应具备的最低强度。的最低强度。v FMVSS 214214、ADR29条款条款都规定了侧门强度的试验都规定了侧门强度的试验方法及性能要求方法及性能要求图图6-2 6-2 侧门强度试验装置的安装和使用侧门强度试验装置的安装和使用中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)5.4.2、车顶及侧门强

45、度试验车顶及侧门强度试验(续)v 耐压力评价耐压力评价:( ( FMVSS 214)214) 车内无座椅时：车内无座椅时： 初始耐挤压力初始耐挤压力:9898N(152mm); 中间耐挤压力中间耐挤压力:15572N(305mm); 最大耐挤压力最大耐挤压力:31144N或车辆整备或车辆整备质量质量2倍的力中的较大者倍的力中的较大者(457mm) 车内有座椅时：承受耐挤压力的数车内有座椅时：承受耐挤压力的数值还要大些。值还要大些。v 车顶及侧门强度试验台：车顶及侧门强度试验台： 车顶强度加载缸最大载荷及位车顶强度加载缸最大载荷及位移分别为移分别为50kN和和500mm； 侧门强度加载缸最大载荷

46、及位侧门强度加载缸最大载荷及位移分别为移分别为50kN和和600mm。图图6-36-3车顶及侧门强度试验装置车顶及侧门强度试验装置中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)v 试验方法试验方法: 对腰带及肩带部分分别用不同的加载块同时加载，腰对腰带及肩带部分分别用不同的加载块同时加载，腰带及肩带部分加载方向为水平向前方向带及肩带部分加载方向为水平向前方向105 对对第第类安全带，类安全带， GB14167规定腰带及肩带部分的载荷均为规定腰带及肩带部分的载荷均为13500N，加载要求在加载要求在60s内完成达最大载荷时要维持内完成达最

47、大载荷时要维持0.2s。试验中固定点不许脱。试验中固定点不许脱落，但可以产生永久变形。落，但可以产生永久变形。5.4.3 安全带固定点强度试验安全带固定点强度试验v FMVSS 219219、ECE R14、GB14167标准或标准或条款都对安全带固定点的位条款都对安全带固定点的位置及强度提出要求置及强度提出要求v 目的目的: : 用于评价汽车撞车事故中安用于评价汽车撞车事故中安全带固定点应具备的最低强度全带固定点应具备的最低强度; ; 安全安全带固定点的位置也应符合有关规定带固定点的位置也应符合有关规定, , 以保证安全带能最有效地保护乘员以保证安全带能最有效地保护乘员图图6-4 6-4 第

48、第类安全带固定点类安全带固定点强度试验加载方法强度试验加载方法中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)v安全带固定点强度试验台v 安全带固定点试验要求：安全带固定点试验要求： 保证车身固定点位置于安全带固定保证车身固定点位置于安全带固定点位置的距离前部不大于点位置的距离前部不大于500mm，后部不大于，后部不大于300mm，且加载，且加载过程中车身和车体不得发生移动。过程中车身和车体不得发生移动。图图6-5 6-5 安全带固定点强度试验装置安全带固定点强度试验装置 试验装置：试验装置：一般采用液压缸加载，上面一般采用液压缸加载，上

49、面5个液压缸用于安全带个液压缸用于安全带固定点试验，下面固定点试验，下面2个液压缸用于同时进行座椅固定点强度试验。个液压缸用于同时进行座椅固定点强度试验。中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续) v 试验方法试验方法: 对门锁，对门锁，应在车门全锁紧及半应在车门全锁紧及半锁紧两个状态进行试锁紧两个状态进行试验，耐验，耐30g加速度惯性加速度惯性力加载，在全锁紧位力加载，在全锁紧位置时纵向及横向在置时纵向及横向在30g加速度载荷作用下，加速度载荷作用下，门锁不应打开。门锁不应打开。5.4.4、门及门铰链试验门及门铰链试验v FMVS

50、S 206206、GB15084标准或标准或条款都条款都对门锁及门铰链强度提出了要求。对门锁及门铰链强度提出了要求。v 目的目的: : 用于评价在汽车发生撞车事用于评价在汽车发生撞车事故时，把由于车门被打开或脱开而造故时，把由于车门被打开或脱开而造成乘员抛出室外的可能性降至最低限成乘员抛出室外的可能性降至最低限度。度。v门锁及门铰链静强度试验用夹具门锁及门铰链静强度试验用夹具图图6-7 6-7 门锁静态强度试验用夹具门锁静态强度试验用夹具图图6-6 6-6 门铰链静态强度试验用夹具门铰链静态强度试验用夹具中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试

51、验设备(续续)5.4.5 安全带试验安全带试验v 目的：目的： 对安全带各组成对安全带各组成部件及总成的强度和位移量、部件及总成的强度和位移量、锁止机构的工作性能、卷收锁止机构的工作性能、卷收器等主要组成部件的抗环境器等主要组成部件的抗环境干扰性以及耐久性等方面进干扰性以及耐久性等方面进行评估试验。行评估试验。强度及位移量试验强度及位移量试验v 目的：目的：为了防止安全带系统在前方撞车事故发生时因其组为了防止安全带系统在前方撞车事故发生时因其组成部件的断裂、脱开或织带伸长量、锁止机构锁止距离过大等成部件的断裂、脱开或织带伸长量、锁止机构锁止距离过大等因素造成车内乘员向前移动量多多而可能给乘员带

52、来伤害所进因素造成车内乘员向前移动量多多而可能给乘员带来伤害所进行的评价试验。行的评价试验。图图5-8 5-8 安全带总成静态强度试安全带总成静态强度试验用夹具及安装验用夹具及安装中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)v 静强度试验：静强度试验： 针对安全带各针对安全带各组成部件（如织带、带扣锁、锁止组成部件（如织带、带扣锁、锁止机构、安装附件等）及安全带总成机构、安装附件等）及安全带总成进行的试验。进行的试验。v 动态性能试验：动态性能试验：是评价前方撞是评价前方撞车时安全带各组成部件的综合强度车时安全带各组成部件的综合强度和

53、综合冲击缓和性不可缺少的试验。和综合冲击缓和性不可缺少的试验。 通过再现撞车时的减速度波形和通过再现撞车时的减速度波形和撞车速度的模拟试验方法完成。撞车速度的模拟试验方法完成。强度及位移量试验(续）图图5-8 5-8 安全带总成静态强度安全带总成静态强度试验用夹具及安装试验用夹具及安装5.4.5 安全带试验安全带试验(续续)中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)耐久性能试验v 目的目的: : 评价锁止机构在感受碰撞或倾斜信号时对织带拉出的锁止情况。评价锁止机构在感受碰撞或倾斜信号时对织带拉出的锁止情况。卷收机构的工作性能主要包括

54、：紧急锁止距离、倾斜锁止角、卷收力等。卷收机构的工作性能主要包括：紧急锁止距离、倾斜锁止角、卷收力等。卷收器卷收性能试验卷收器卷收性能试验v 目的：目的：评价安全带的各主要组成部件在长期使用中对日照、高评价安全带的各主要组成部件在长期使用中对日照、高温、低温、大气等各种恶劣工作环境的抵抗能力。包括盐雾试验、温、低温、大气等各种恶劣工作环境的抵抗能力。包括盐雾试验、高温试验、低温试验、光照试验等。高温试验、低温试验、光照试验等。抗环境干扰性能试验抗环境干扰性能试验v 目的：目的：评价安评价安全带在长期正常使全带在长期正常使用过程中，其卷收用过程中，其卷收器、带扣锁等主要器、带扣锁等主要部件是否仍

55、具有正部件是否仍具有正常的使用功能以及常的使用功能以及对乘员的可靠保护对乘员的可靠保护作用。包括卷收器作用。包括卷收器拉卷试验、带扣锁拉卷试验、带扣锁开启开启闭合试验等闭合试验等图图5-9 5-9 卷收器耐久试验装置工作原理图卷收器耐久试验装置工作原理图中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)v 静强度试验：静强度试验： 包括座椅总成试验、靠背强度试验以及座包括座椅总成试验、靠背强度试验以及座椅调节件试验椅调节件试验v 动态性能试验：动态性能试验：是通过模拟、再现撞车时的加速度波形是通过模拟、再现撞车时的加速度波形对座椅系统施加重

56、力载荷来综合评价整个座椅系统的强度对座椅系统施加重力载荷来综合评价整个座椅系统的强度 加速度应不得小于加速度应不得小于20g。5.4.6 座椅及头枕试验座椅及头枕试验v 目的目的: : 考核在前面和追尾撞车事故发生时，座椅固定考核在前面和追尾撞车事故发生时，座椅固定装置、调节装置等部件的强度、座椅头枕和座椅靠背对乘装置、调节装置等部件的强度、座椅头枕和座椅靠背对乘员头部的缓冲保护作用以及头枕的强度和刚度。包括：强员头部的缓冲保护作用以及头枕的强度和刚度。包括：强度试验、能量吸收试验和头枕强度及后移量试验。度试验、能量吸收试验和头枕强度及后移量试验。 座椅强度试验座椅强度试验v目的目的: : 评

57、价在前碰撞或追尾事故发生时座椅安装固定点、评价在前碰撞或追尾事故发生时座椅安装固定点、座椅骨架以及座椅调节器等各个部分的变形及破坏情况。座椅骨架以及座椅调节器等各个部分的变形及破坏情况。中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)能量吸收性试验v 目的目的: : 考核座椅靠背和座椅头枕对冲击能量的吸收性，即对乘员的头部缓考核座椅靠背和座椅头枕对冲击能量的吸收性，即对乘员的头部缓冲保护能力。头部模型采用冲保护能力。头部模型采用SAE J984标准标准165mm,重量重量6.8kg金属制半球状钢体。金属制半球状钢体。图图5-9 发射发射式

58、冲式冲击式击式试验试验装置装置图图5-10 座椅座椅靠背靠背冲击冲击点及点及冲击冲击方向方向头枕头枕后移后移量及量及强度强度试验试验(追尾追尾)图图5-11座椅座椅头枕头枕冲击冲击点及点及及冲及冲击方击方向的向的确定确定中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)5.4.7 燃油箱试验燃油箱试验v 目的目的: : 对燃油箱的强度、耐冲对燃油箱的强度、耐冲击、防火、耐高温等性能进行评击、防火、耐高温等性能进行评价试验，把汽车发生事故后由于价试验，把汽车发生事故后由于燃油泄漏而发生火灾的可能性降燃油泄漏而发生火灾的可能性降低至最小程度低至

59、最小程度v CFR E939.67、ECE R34、日本道路车辆安全标准日本道路车辆安全标准11-11-4-114-11等等标准标准都对汽车金属都对汽车金属燃油箱、塑料燃油箱的安全燃油箱、塑料燃油箱的安全性能均提出了要求。性能均提出了要求。 落地后要求燃油泄漏量落地后要求燃油泄漏量 30g/ /min 燃油箱坠落试验燃油箱坠落试验图图6-12 燃油箱坠落试验台燃油箱坠落试验台中南大学机电学院中南大学机电学院5.4 零部件台架试验方法及试验设备零部件台架试验方法及试验设备(续续)5.4.7 燃油箱试验（续）燃油箱试验（续） 燃油箱冲击试验燃油箱冲击试验v 试验方法试验方法: 钢制冲击角锤钢制冲击

60、角锤15kg，冲击能量，冲击能量30Nm.试验试验前燃油箱内冲入额定容量的前燃油箱内冲入额定容量的低冰点液体并冷冻至低冰点液体并冷冻至40,冲击试验后燃油箱不得泄漏冲击试验后燃油箱不得泄漏图图6-13 燃油箱冲击试验台燃油箱冲击试验台v 试验台组成试验台组成: : 燃烧盘、防火屏、油箱支架及导轨燃烧盘、防火屏、油箱支架及导轨 燃油箱耐高温防火试验燃油箱耐高温防火试验v 燃烧试验燃烧试验: (三个阶段，三个阶段，60s/ /阶段阶段) 预热阶段，将燃烧盘内燃油点燃燃烧预热阶段，将燃烧盘内燃油点燃燃烧60s； 直接燃烧阶段，将燃烧盘移至燃油箱下包围燃烧直接燃烧阶段，将燃烧盘移至燃油箱下包围燃烧60