汽车安全技术第章汽车碰撞安全性设计概要

第3章汽车碰撞安全性设计3.1概述3.2经验法和试验法3.3数学分析法3.4汽车碰撞安全性设计3.5碰撞吸能结构的设计3.1概述汽车碰撞安全性问题分两种情况：①新汽车产品的碰撞安全性设计问题②已有汽车产品的碰撞安全性改进问题

新设计有充分的设计空间

改进设计更有挑战性研究方法发展：经验法、试验法、分析法⒈经验法：单纯凭直觉和经验进行碰撞安全性设计和改进的方法称为经验法。①直觉是通过多次相关经验积累产生的；②经验法以大量汽车碰撞事例为基础。⒉汽车碰撞试验方法：主要是通过模拟汽车碰撞事故中的一些典型的和重要的碰撞过程来获取对不同结构缓冲吸能特性认识，实质上是通过人为碰撞事件在短时间内获取足够多经验的一种“经验法”。

试验过程和实际碰撞有区别。

作用：①研究结构的缓冲吸能特性②检验汽车零部件能否满足汽车碰撞安全性

特点：①受试验方法和装备的先进性的影响②用真实物体在真实碰撞条件下试验⒊数学分析方法（仿真法）：主要是应用数学和力学工具进行汽车碰撞过程的分析方法。解析法、多刚体动力学法、有限元法等。

特点：①可以节省碰撞试验次数，成本低、周期短②可以进行危险的实验模拟。仿真是建立相应物理系统的数学模型在计算机上解算的过程。数学模型是仿真的基础。3.2经验法和试验法⒈经验法：

经验法不需要很深的的理论和很高技术水平，是一种创造。

经验法是最直接的设计方法，但往往不完善，需要辅以其他方法，将直接经验转化为科学、使用、可靠的产品设计。经验法的例子-安全带的发明

汽车安全带挽救了无数人的生命，是对行车安全的一项重要贡献。美国安全荣誉纪念馆于近期接纳了三点式安全带的发明人尼·波林。

尼·波林原是一名飞机设计师，1958年他到底特律沃尔沃汽车公司工作。在考虑汽车遇到紧急刹车或碰撞事故时，如何能使司机、乘客牢牢地固定在坐位上，以抵挡住猛烈撞击不受伤害时，他认为，用皮带一边横跨胸部，一边横跨腰下臀部，从同一固定点由上往下紧扣，能固牢整个人体。这即是今日人们早已熟知的三点式汽车安全带。

1963年，沃尔沃汽车公司把尼·波林的三点式汽车安全带注册，并在自产的汽车上装配。同时，沃尔沃还把安全带发明，免费提供给其他企业使用，以推广这项保护生命的发明。经验法的例子-安全气囊的发明1953年8月18日，美国人约翰，赫特里特获得了“汽车缓冲安全装置”的美国专利。赫特里特是一位自学成才的宾夕法尼亚州工程师，他在1952年的一次事故后，萌发了设计撞车安全装置的想法。在这次事故中，他为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须有一个更好的方法来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。⒉试验法：

试验法是一种直接客观的设计与验证方法。目的是再现实际道路上的车辆碰撞事故并对其研究。特点：需要特定的碰撞试验设施，牵引机构、障碍壁、电测量系统、高速摄影测量系统、测试用假人。碰撞试验：：正面碰撞车车偏置碰撞固固定壁实车碰撞试试验移移动壁壁侧面碰撞翻车追尾碰撞台车模拟模拟碰撞试试验台架模拟静态模拟碰撞试验碰撞试验的的作用：⑴对比优选多方案中选选优、改进进研究、影影响因素对对比；⑵安全性评估估直接测出结结果，对设设计、改进进及产品的的安全性评评价；⑶辅助设计与与改进辅助设计和和改进的手手段。碰撞性试验验是破坏性性实验，成成本高、耗耗费时间大大、试验结结果和过程程的瞬时性性3.3数数学分析法法⒈解析法⒉多刚体动动力学法⒊有限元法法⒋仿真：汽汽车碰撞力力学仿真⒈解析法⑴建立碰撞撞力学模型型及求解方方法的分析析⑵简单模型型的精确分分析⑶汽车结构构设计初期期的碰撞概概算优势：建立立分析模型型⒉多刚体动动力学法⑴多体分析析力学多刚体动力力学多柔体动力力学⑵计算多体体系统动力力学①基于拉格格朗日方程程②多刚体系系统动力学学③刚-柔混混合多体系系统动力学学计算机多体体动力学分分析软件—研究航天器器、机器人人等的基础础⒊有限元法法20世纪80年代发发展和完善善的计算方方法10ms时的碰撞变变形40ms时的碰撞变变形分析软件：：DYNA3D（LS-DYNA3D、OASYS-DYNA3D）美国及英国国早期应用用广泛PAM-CRASH起源法国，，早期欧洲洲应用较多多三维造型和和分析软件件UGCATIA碰撞安全分分析工程师师结构碰撞分分析乘员保护分分析安全开发熟悉汽车碰碰撞安全基基本原理和和相关法规规；熟悉碰撞安安全分析相相关软件（（Hypermesh，LS-DYNA，MADYMO，，PAM-CRASH）的应用3.4汽汽车碰撞安安全性设计计⒈整车理想想碰撞特性性⑴纵向碰撞撞理想特性性①保证足够够生存空间间，不产生生过大变形形；②乘坐室外外的车体结结构尽可能能变形，合合理吸收碰碰撞能量⑵侧面碰撞撞理想特性性①车门和立立柱尽可能能大的刚性性，变形要要小；②车门内板板应柔软⒉碰撞安全全性的反推推设计法碰撞界面→→缓冲吸能能系统→安安全区保护护结构系统统→转向盘与与内饰系统统→安全全气囊系统统→→安全带和和安全座椅椅系统→人人体响应←←安全法规规3.5碰碰撞吸能结结构的设计计⒈焊点与吸吸能焊接强度、、焊接形式式的因素a)焊点开裂，，弯折变形形b)焊点未开裂裂，产生充充分皱褶变变形⒉壁厚与吸吸能壁厚太小不不具备吸能能条件壁厚太大不不容易变形形吸能壁厚对碰撞撞变形吸能能特性的影影响：⑴碰撞产生生的最大阻阻力不同壁厚小最大大阻力小，，壁厚大最最大阻力大大⑵缓冲吸能能时间的长长短不同壁厚小吸能能（碰撞持持续）时间间长壁厚大吸能能（碰撞持持续）时间间短⒊横截面与与吸能相同周长的的截面对比比⒋预变形与与吸能预变形：引引导结构在在碰撞时向向设定的吸吸能变形方方式发展。。9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Monday,December19,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。13:05:1513:05:1513:0512/19/20221:05:15PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2213:05:1513:05Dec-2219-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。13:05:1913:05:1913:05Monday,December19,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2213:05:1913:05:19December19,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。19十十二二月20221:05:22下下午13:05:2212月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月221:05下下午12月-2213:05December19,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/1913:05:2213:05:2219December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。1:05:22下下午1:05下下午13:05:2212月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Monday,December19,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。13:05:2213:05:2213:0512/19/20221:05:24PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2213:05:2413:05Dec-2219-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。13:05:2413:05:2413:05Monday,December19,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2213:05:2413:05:24December19,202214、意志坚强强的人能把把世界放在在手中像泥泥块一样任任意揉捏。。19十二二月20221:05:24下下午13:05:2412月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月221:05下下午12月-2213:05December19,202216、少少年年十十五五二二十十时时，，步步行行夺夺得得胡胡马马骑骑。。。。2022/12/1913:05:2413:05:2419December202217、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。1:05:24下午午1:05下午午13:05:2412月-229、杨柳散散和风，，青山澹澹吾虑。。。12月-2212月-22Monday,December19,202210、阅读读一切切好书书如同同和过过去最最杰出出的人人谈话话。13:05:2413:05:2413:0512/19/20221:05:24PM11、越是没有有本领的就就越加自命命不凡。12月-2213:05:2413:05Dec-2219-Dec-2212、越是无能能的人，越越喜欢挑剔剔别人的错错儿。13:05:2413:05:2413:05Monday,December19,202213、知人人者智智，自自知者者明。。胜人人者有有力，，自胜胜者强强。12月月-2212月月-2213:05:2413:05:24December19,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。19十十二二月月20221:05:24下下午午13:05:2412月月-2215、最具挑战战性的挑战战莫过于提提升自我。。。十二月221:05下下午12月-2213:05December19,202216、业业余余生生活活要要有有意意义义，，不不要要越越轨轨。。2022/12/1913:05:2413:05:2419December202217、一个人人即使