汽车碰撞安全进展ppt课件

1、顾镭 博士 徐有忠博士奇瑞汽车公司奇瑞乘用车工程研讨院 汽车碰撞平安进展内容提要世界汽车碰撞平安概略世界汽车碰撞事故统计和趋势各国汽车平安法规和要求世界交通平安展望汽车平安测试方法简介各类强迫性构造平安实验汽车构造在碰撞事故中的作用碰撞传感器和乘客维护系统汽车构造平安设计和计算机仿真汽车构造平安设计及优化构造平安计算机仿真设计中国汽车碰撞平安前景教育和人才培育产业/商业时机5年展望世界交通事故统计 (2000年) 死亡人数: 130万 受伤人数: 3000万 每25秒有1人因交通事故死亡 每1秒有1人因交通事故受伤 对年龄低于34岁的群体,交通事故死亡占第一位 财富损失: 五千亿美圆 (中国2

2、000年总产值:一万亿美圆)美国交通事故统计 (2000年)死亡人数: 41821 受伤人数: 530万 车辆损坏: 2760万美国交通事故统计 (2000年)财富损失(2000年): 2306亿美圆 98万美圆/死亡110万美圆/严重受伤中国交通平安统计(2002年)交通事故: 77万死亡人数: 109400 (美国: 41000)占世界汽车总量的1.9%因交通事故死亡人数占15%交通事故死亡已取代自杀成为因损伤死亡的第一缘由中国交通平安数据(世界卫生组织2004年10月估计)交通事故死亡人数: 600/天受伤人数: 45000/天财富损失: 120-210亿美圆/年 (1.5%中国年总产值

3、)交通事故死亡率: 世界第一位交通事故死亡人数: 世界第一位对年龄15-45岁的群体,交通事故是第一死亡缘由accidentattorneys/china-auto-acc-deaths.cfmTop 10 Causes of Death & Disabilityin the World2020Heart DiseaseUnipolar DepressionTraffic AccidentsCerebrovascularPulmonary DiseaseLower RespiratoryTuberculosisWarDiarrhoeal DiseasesHIVSource: World Hea

4、lth OrganizationRank19901Lower Respiratory2Diarrhoeal Diseases3Perinatal-related4Unipolar Depression5Heart Disease 6Cerebrovascular7Tuberculosis8Measles9Traffic Accidents10Congenital anomolies各国交通平安展望美国政府: 到2021年, 交通事故死亡率降低33%加拿大政府: 到2021年, 交通事故死亡率降低33%澳大利亚: 到2021年, 交通事故死亡率降低40%英国政府: 到2021年, 交通事故死亡率

5、降低40%欧共体: 到2021年, 交通事故死亡率降低50%日本政府: 到2021年, 交通事故死亡率降低50%中国: 汽车平安法规中国2004年5月1日公布了第一部交通平安法交通平安的紧迫性/重要性中国是世界交通事故死亡率最高国家之一顾客要求公共要求政府法规汽车厂商竞争信息(汽车平安排名,汽车平安评价等)汽车平安设计车顶翻腾车顶强度前撞FMVSS208新车评价保险公司车与车协调传感器行人平安侧撞美国侧撞实验欧洲新车侧撞实验侧撞柱实验车车协调侧撞实验后撞乘客平安汽车平安设计要求:政府法规公共实验厂家规范主要平安法规及要求美国汽车平安法规欧洲汽车平安法规 加拿大汽车平安法规日本汽车平安法规主要汽

6、车碰撞实验美国新车碰撞评价实验前部碰撞评价实验侧面碰撞评价实验美国IIHS汽车碰撞实验IIHS部分重叠前部碰撞实验IIHS侧面碰撞实验 欧洲新车碰撞评价实验日本新车碰撞评价实验轿车事故死亡分布(美国 1991-1997)日本交通伤亡机动车辆 42%摩托车20%自行车10%行人27%其他1%印度交通伤亡机动车辆 12%摩托车27%自行车14%行人42%其他5%交通事故类型 (美国)翻腾25%侧撞32%前撞40%尾撞3%前撞测试简介澳大利亚, 欧洲, 日本美国新车前撞评价实验56公里/小时实墙碰撞澳大利亚, 欧洲, 日本新车前撞评价实验美国IIHS美国新车前撞评价实验简介翻腾25%56公里/小时实

7、墙碰撞头/颈胸 力/变形臀/腿欧洲新车前撞评价实验IIHS前撞实验(美国)64公里/小时 可变形妨碍碰撞头/颈胸 力/变形臀/腿侧面碰撞评价实验简介美国新车侧撞评价实验澳大利亚, 欧洲, 日本新车侧撞评价实验美国IIHS侧撞实验侧撞评价实验(欧洲, 澳大利亚, 日本)头/颈胸臀/腿50公里/小时侧撞评价实验(IIHS, 56公里/小时)侧撞柱实验(29公里/小时)撞行人实验简介头: 头部受伤判据大腿: 受力/弯曲小腿:受力/弯曲/剪力车顶强度实验简介美国政府法规:静力下压12.5CM, 最大抗压力必需到达车重的1.5倍.最新美国法规(2021年生效), 最大抗压力必需到达车重的2.5倍.汽车平

8、安设计目的Identify frame architecture & crush distance requiredEstablish compatible packaging spaceEstablish vehicle level targets and cascade to system, subsystem, and componentsImprove occupant protectionEarly evaluation of vehicle crash behavior in the development processHelp establish optimal crash p

9、ulse and overall safety strategy汽车平安设计目的(续)Develop economic solutions (Weight & Cost)Reduce number of prototypesEnsure the vehicle satisfies the crash related requirements for the intended sales markets.Additionally, ensure the vehicle satisfies safety related Chery Safety Design Guidelines (CSDG) a

10、nd program specific safety related targets (e.g. 5 star NCAP).Legal and Corporate RequirementsRegulatory and GuidelinesFMVSS Federal Motor Vehicle Safety StandardsEC European CommunityECE Economic Commission for EuropeCMVSS Canadian Motor Vehicle Safety StandardsCMVDR China Legal and Corporate Requi

11、rementsPublic Media & Consumer OrganizationsNorth America NCAP, LINCAP, IIHSEuropeEuro-NCAP, ADAC, AMS, WHICH, VDS/AZT, THATCHAMJapanJNCAPChery RequirementsSafety Design Guidelines (Chery Acceptance Criteria) Specification of Crash TestsVarious Orientations(Frontal, Angled, Offset, Side, Rear, Vehic

12、le to Vehicle) Various Barriers (Rigid, Deformable)Various Speeds (0 - 80 kph)Various Weights (Curb Weight, +Dummies, +Luggage)Various Dummies and different Occupant ConfigurationsFront Impact ModesStraight Front Angular Offset Low SpeedAssessmentAssessmentAssessmentAssessmentOccupant criteria Vehic

13、le structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteria Vehicle structureInt

14、erior compartmentFuel system integrityComparison of Regulatory Frontal Impact ModesEuropeUSATest SpecificationAssessmentTest SpecificationAssessment50 kphcurb weightVehicle structureInterior compartment Steering column disp.Fuel system integrity56 kphDeformable Barrier, 40% overhang2 dummies + lugga

15、geOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuation0 - 50 kph2 dummies +luggage0 44kphDeformable Barrier, 40% overhang2 dummies + luggageOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationNew Requirement (2003)

16、Occupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationSide Impact ModesNHTSA EEVC Fuel System Fuel FillerTest SpecificationAssessmentOccupant criteriaVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteriaVehicle structureFuel system integr

17、ityOccupant evacuationVehicle structureFuel system integrityVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationRear Impact Modes50% OffsetTest SpecificationVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationInlineAssessmentFMVSS / ECEVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuat

18、ionVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationSafety Design ProcessVehicle System TestsSub-System TestsFrame DesignCAE StudyOOP/Hyge Sled (Sub-system Target Verification)Frame/IIHS Side Via Sled (Sub-system Design Verification)Supplier DV TestBarrier Test (System Target Verification) E

19、NGR Sign-OffComponent Target CascadeRestraint DesignMadymo AnalysisComponent Testing (Column, Airbag, Seat belt, etc )VerificationSensor TestDV Sled TestLive Cert Component/Sub-system TestOOP/Hyge testSensor Algorithm DevelopmentSafety Process & TimingU251_Safety_AP_Rational_03_18_03.pptOther Test M

20、odesSensor Test (Fire/No Fire, Barrier, Pole etc.)Roof CrushHead ImpactPedestrian ImpactStatic Side Door IntrusionSled Tests For Different Occupant SizesOut-Of-Position TestingComponent TestsAssessment CriteriaVehicle structureSteering column displacement Survival space Door openability Windshield r

21、etention and intrusionOccupant CriteriaInjury criteriaInterior compartment Occupant evacuationFuel system integrityFuel LeakageFire riskPublic Domain TestsU.S. NCAP New Car Assessment Program LINCAP Lateral Impact New Car Assessment Program IIHS Insurance Institute for High

22、way Safety Euro-NCAP European New Car Assessment Program euroncapTHATCHAM British Motor Insurance Repair ADAC German Automobile Association adac.deU.S. NCAPTest conducted by NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration )Star rating based on HIC and Chest g 1-5 s

23、tars56 kphIntrusion MeasurementsPOORMARGINALACCEPTABLEGOODU.S. LINCAPTest conducted by NHTSASame test procedure as FMVSS 214 except at higher speedStar rating system based on Occupant Injury Criteria (1-5 stars)27o38.5 mph 17.5 34.3 IIHS - Offset Frontal ImpactOffset Frontal Impact64 kph (40mph) 40%

24、 offset Deformable barrierCAE ProcessOccupant ModelOptimize crash pulse (min. crush, meet criteria)Optimize restraint systemFEA (Finite Element Analysis)Develop structure (min. crush and intrusion)Proposed pulse构造平安实验研发费用估算实验类型: 多达20种(前撞, 侧撞, 后撞等)样品车(PROTOTYPE)需求量: 平均150辆 (美国和欧洲)样品车费用: 平均$25万美圆/辆费用估

25、算: $25万*150+$2.5万*150=$4125万法规要求实验:至少5种费用估算: $2.5万*10+$2.5万*10=$50万构造平安计算机仿真及其优越性大大降低研发本钱 (普通估计可节省30%样品车: 约$1250万)大大缩短研发周期 (研发周期普通为5年)提供优化和可靠性设计计算机仿真可以模拟任何实验条件由于大量法规要求实验,计算机仿真是设计过程中独一选择汽车构造平安计算机仿真的难度构造非线性及资料非线性, 瞬态呼应资料破坏,屈曲,断裂接触和碰撞软件稳定性, 软件适用范围对分析工程师要求较高对计算机容量要求较高计算机费用: 仅是1997年的1%计算机费用0.000000.00500

26、0.010000.015000.020000.025000.030000.035000.040000.045000.05000Pre-98Jan-98May-98Oct-98Jan-99Jul-99Jan-00Jan-01Aug-01Jan-02Jan-03Jan-04每秒费用水冷气冷Linux车与车前撞计算机仿真汽车构造平安设计根本概念吸收/分配, 汽车碰撞能量 (构造塑性变形) 降低对乘客的冲击力至可容度以内坚持乘客一定的生存空间汽车构造平安分析汽车平安性能评价 提供提高平安性能的修正方案及费用估算给出最正确兼顾方案提供优化组合及可靠性设计汽车构造平安分析流程给出最正确兼顾方案构造平安设计

27、(不能仅仅是依样画葫芦)与当地政府法规有关与车重有关与乘客平安维护系统有关与构造资料有关与交通条件有关ESCAPE侧撞实验结果(有空气袋)G=好 A=可接受 M=勉强 P=不合格ESCAPE侧撞实验录像(有空气袋)ESCAPE侧撞实验结果(无空气袋)G=好 A=可接受 M=勉强 P=不合格ESCAPE侧撞实验录像(无空气袋)振动与噪音控制前撞部分重叠前撞车顶强度平安侧撞相互影响最低: 车重约束条件:振动与噪音控制频率弯曲模态改动模态前撞假人头部受伤断定假人胸部受伤断定假人严重受伤概率车顶强度最大抵抗力部分重叠前撞乘员空间减少间隔侧撞位移假人胸部粘性受伤断定多目的优化设计 (MDO) 多目的可靠

28、性设计 最低: 车重约束条件:前撞设计目的 P假人头部受伤判据 700 90% P假人胸部受伤判据 50 g 90% P假人严重受伤概率 10 % 90%部分重叠前撞设计目的 P乘员空间减少间隔 11 in. 90%侧撞设计目的: P假人胸部粘性受伤判据 0.58 90% P假人胸部变型 27.2MM 90%车顶强度设计目的 P最大抵抗力 27KN 90%多目的优化设计结果车重降低10磅 满足一切设计目的并有 90% 置信度中国汽车碰撞平安前景目的:降低交通事故死亡率减少财富损失(120-210亿美圆/年,1.5%中国年总产值)前景:汽车平安法规政府保险业教育(人才培育, 培训, 平安知识普及)工程设计人才法律事务人才商业/产业规范检测实验与分析构造平安设计,评价计算机仿真分析/设计法律事务(律师所,保险业, 事故分析)交通事故死亡率(/万辆)各国交通死亡率历史下降图死亡人数/10亿公里行驶平均降低4.2倍交通死亡率的历史趋势2020死亡率(每1亿公里驾驶)024681012196519