第六章汽车被动安全性试验

第六章汽车被动平安性实验§6.1汽车被动平安性概述§6.2碰撞实验假人§6.3实车碰撞实验§6.4碰撞实验丈量系统§6.5碰撞实验仿真技术§6.6C-NCAP〔中国新车评价规范〕TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.1汽车被动平安性概述1.汽车被动平安性定义汽车在事故中防止或减缓对人员呵斥损伤并尽能够减少经济损失的性能。2.提高汽车碰撞平安性的目的在汽车发生碰撞时确保乘员生存空间、缓和冲击、防止发生火灾等。到达“车毁人不亡，车伤人不伤〞目的。3.汽车碰撞平安性实验分类实车碰撞实验滑车模拟碰撞实验台架实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院4.汽车碰撞事故分类正面碰撞侧面碰撞追尾碰撞翻车5.汽车被动平安研讨领域生物力学交通事故统计分析交通事故再现分析碰撞实验仿真技术(有限元计算)§6.1汽车被动平安性概述TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院第六章汽车被动平安性实验§6.1汽车被动平安性概述§6.2碰撞实验假人§6.3实车碰撞实验§6.4碰撞实验丈量系统§6.5碰撞实验仿真技术§6.6C-NCAP〔中国新车评价规范〕TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.2碰撞实验假人1.碰撞实验假人引见假人是根据人体工程学原理，用特殊资料制成的实验仪器，可以替代人体用于碰撞实验，模拟真人遭到的损伤情况，并可反复运用。尺寸、外形、质量、刚度和能量性能与人体非常类似，可以准确模拟人体在碰撞事故条件下受力、变形等生物力学参数。大部分由金属与橡胶制造，其胸腔是钢制的，肩胛骨是铝制的，盆骨是塑料的。皮肤采用硅胶资料制成，摸上去不仅要有弹性，还要跟真人一样有一定的接受力。

内部装有大量传感器，在碰撞的一刹那，假人头、胸、膝盖等重点部位受伤的数据，会经过内置于模拟人体内的传感器被采集器采集。研讨人员借助这些数据来模拟车祸中真人的受伤程度。是集人体工程学、工程力学、资料力学、生物学为一体的精细测试仪器。一个假人由近400个部件、约60个传感器组成，造价高达4万美圆左右，假设加上传感器配套设备，需6～7万美圆。TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.2碰撞实验假人按人体类型分类可分为：成年假人、儿童假人。成年假人按体型又可分为：大身体男性假人、中等身体男性假人、小身体女性假人。目前常见的成人假人大致有三类：50百分位假人—代表身高177cm和体重86kg的中等身体；95百分位假人—代表身高188cm和体重108kg的大型身体；5百分位—代表身高148cm和体重56kg的矮小身体。儿童假人分为：6月假人(身高67cm，体重10kg)、12月假人(身高76cm，体重13kg)、18月假人(身高83cm，体重16kg)、3岁假人(身高97cm，体重20kg)、6岁假人(身高130cm，体重30kg)、10岁假人(身高cm，体重36kg)。按碰撞实验类型分：正面碰撞假人、侧面碰撞假人。百分位：指根据一个地域的人体统计数据会有百分之多少的人小于假人。50百分位男性假人就是指50%的成年男人的身高、体重等都会“小于〞这个假人的身高、体重和身体尺寸等。TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院2.假人开展简史上世纪60年代美国制造飞行器弹射座椅上人的代用品公司〔ARL〕开发了假人——VIP；1971年由ARL公司和Sierra公司开发假人——HybridⅠ；1972年美国汽车产业界同美国第一技术平安公司〔FTSS〕协作，在HybridⅠ根底上开发制造出——HybridⅡ型假人；1976年，美国第一技术平安公司同SAE和用户集团共同开发了GM公司设计的——HybridⅢ〔混合Ⅲ型假人〕；HybridⅢ与HybridⅡ相比具有更高的生物仿真度和仪器丈量才干，目前各前碰法规实验中，已指定用HybridⅢ型假人。§6.2碰撞实验假人TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院HybridⅡ和Ⅲ第50百分位男性假人的主要参数类型ⅢⅡ类型ⅢⅡ名称尺寸（cm）名称质量（kg）头圆周长59.757.2头4.545.08头宽15.515.5颈1.54

头长20.319.6上躯干17.1918.82直立坐高88.490.7下躯干23.0416.28肩到肘关节长33.835.1上臂3.994.35肘背到腕枢轴长29.7

下臂和手4.544.35肘到指尖长

46.0大腿11.9716.69臂到膝盖长59.251.8小腿和脚11.348.8膝关节高49.549.8总质量78.1574.37§6.2碰撞实验假人TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院第六章汽车被动平安性实验§6.1汽车被动平安性概述§6.2碰撞实验假人§6.3实车碰撞实验§6.4碰撞实验丈量系统§6.5碰撞实验仿真技术§6.6C-NCAP〔中国新车评价规范〕TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.3实车碰撞实验1.实车碰撞实验概述实车碰撞实验从乘员维护的观念出发，以交通事故再现的方式，分析车辆碰撞过程中乘员与车辆的运动形状和损伤情况，并运用假人定量地评价碰撞平安性能。是综合评价汽车碰撞平安性能的最根本、最有效的方法。是最终检验汽车平安性能必不可少的实验；同时实车碰撞实验在汽车研发过程中为滑车模拟碰撞实验设定实验条件，为计算机碰撞仿真建模中验证计算模型、协助确定关键参数等，也是必不可少的环节。虽然技术难度大、周期长、费用高，但依然必需并不可替代。实验中需求丈量车辆的变形、减速度及负荷。TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院2.实车碰撞实验的分类固定壁碰撞的正面碰撞实验挪动壁与汽车侧面、追尾碰撞实验车辆动态翻腾实验车与车之间的碰撞实验3.实验设备实车碰撞实验室包括：碰撞区、牵引系统、浸车环境室、照明(摄影)系统、假人标定室、丈量分析室和车辆翻转台等。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院〔1〕固定壁障：主要用于汽车正面碰撞实验。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院〔2〕挪动壁障：主要用于侧面或追尾碰撞实验。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院〔3〕车辆动态翻腾实验安装：模拟汽车翻车。〔4〕车辆静态翻腾实验安装：用于丈量车辆碰撞翻腾后的燃油走漏实验。〔5〕牵引系统：将实验车或挪动壁障加速到碰撞实验的初速度。〔6〕照明摄影系统：实车碰撞实验过程中，为了分析汽车变形形状、假人的运动形状，必需同时采用多台高速摄影机从多个不同的角度拍摄实验过程。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院4.实车正面碰撞实验1〕美国的正面碰撞实验法规FMVSS2082〕欧州的正面碰撞实验ECER94.003〕日本的正面碰撞实验法规TRIAS11-4-304〕中国的实车碰撞实验1989年参照FMVSS208制定了GB/T11551-89<汽车乘员碰撞维护规范>1999年参照ECER94.00制定了机动车设计法规CMVDR294-1999<关于正面碰撞乘员维护的设计规那么>正面碰撞中运用的假人有：〔1)HybridIII型第50百分位男性假人〔2)HybridIII型第5百分位女性假人§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院汽车的正面碰撞实验正面柱碰撞实验是模拟在实践交通事故中车辆与大树或电线杆发生碰撞的情况，是世界各大汽车公司的正面平安气囊开发实验程序与要求中规定的实验工程，实验中采用直径为254mm刚性柱壁障，碰撞速度普通是50km/h或35km/h。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院几种典型的汽车正面碰撞实验方式§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院几种典型的汽车正面碰撞实验方式正碰01.ram卡车撞立柱.flv§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院我国指点车辆正面碰撞的法规是1999年10月发布的<关于正面碰撞乘员维护的设计规那么>(CMVDR294)。规定：对于M1类车辆必需经过正面碰撞时前排外侧座椅乘员维护的国家认证。实验规定在实验过程中：1〕不允许车门开启；2)前门锁止系统不得发生锁止；3〕每排座椅至少有一个门可以翻开；4〕假设假人锁止系统发生锁止时，应在松脱安装上施加不超越60N的压力能将约束系统翻开，并完好地取出假人；5〕燃油供应系统不允许泄露；假设泄露，泄露速率不超越30g/min；6〕实验结果须满足：头部性能目的≤1000、胸部性能目的≤75mm、大腿性能目的≤10kN§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院奥迪A6L2.0T——可变形壁障40%重叠率正面偏置碰撞实验§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院正面碰撞中的实验车以及侧向碰撞中的挪动障壁可用电机牵引加速，也可用牵引车牵引加速。为了确定碰撞实验中车内乘员所受损伤的严重程度，要在实验车内放置假人。实验用假人的各肢体在外形、运动学和动力学性能方面都和真人类似，并能模拟人体的假设干动作。假人头部还附有软化资料模拟肌肉和皮肤。在头、胸、背和大腿部位装有传感器，测定减速度和负荷。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.3实车碰撞实验5.实车侧面碰撞实验1990年美国侧面碰撞法规，1995年欧州侧撞法规出台。日本侧撞采用欧州法规。侧向碰撞实验采用挪动变形障壁。实验车A静止，挪动障壁B向前运动，运动方向与实验车中轴线成63°角，速度53km/h。图示为碰撞左侧的情况，碰撞右侧与此类似，挪动障壁的碰撞资料为铝制蜂窝状资料。在实验时，要布置足够的传感器和摄影机。TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院5-摄影机从右侧摄实验车A和挪动障壁6-摄影机从左侧摄实验车A挪动情况7-实验车A发动机罩上方摄影机察看前面假人8-实验车A侧面摄影机察看前面假人移位9-实验车A侧面摄影机察看后面假人移位10-24幅/s实时摄影机侧向碰撞实验摄影机布置1-上方摄影机摄实验车A动态性能2-上方摄影机摄碰撞平面3-挪动障壁B上的摄影机摄碰撞点4-挪动障壁B上的摄影机摄碰撞边§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院汽车的侧面碰撞实验简介汽车侧面是车体中强度较薄弱的部位，尤其是对于轿车而言，其侧面强度更为薄弱。一旦遭到来自侧面的撞击，不能够有像前部及后部那样，有足够空间发生构造变形以吸收碰撞能量。车内乘员同剧烈贯穿的撞击物之间仅隔着车门和20-30cm的空间。在斜坡上或在转弯时发生的侧面碰撞，还有能够引起被撞汽车翻倾，导致车门框变形使车门不能开启，影响乘员分开危险地带及对乘员的救援。与正面、后部碰撞相比，侧面碰撞对乘员能够呵斥的损伤更大。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院我国侧面碰撞法规是<关于侧面碰撞中乘员维护的规定>(GB2002)。规定了M1类和N1类车辆遭到侧碰时，对乘员维护的要求。1〕实验过程中车门不允许开启；2〕碰撞实验终了后，不借助工具便能翻开足够数量的车门，使乘员能正常进出；3〕碰撞实验终了后，不借助工具便能将假人从约束系统中解脱出来，并移出车辆；4〕一切内部构件在零落时均不得产生锋利的突出物；5〕假设燃油供应系统发生延续泄露，泄露速率不得超越30g/min。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院侧面碰撞乘员维护目的的限值指标限值备注头部性能指标（HPC）≤1000无头部接触时，不测量或计算HPC胸部性能指标肋骨变形指标≤42mm粘性指标*≤1m/s骨盆性能指标耻骨合成力峰值≤6kN腹部性能指标腹部力峰值≤2.5kN内力相当于4.5kN的外力*粘性目的：指粘性呼应的峰值，是在半胸部任一肋骨上测得的瞬时紧缩量与肋骨变形速率乘积的最大值。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院实车侧面碰撞实验采用装有吸能安装的挪动变形壁障以一定的速度撞击实验车辆的侧面，经过丈量假人的损伤目的和汽车撞击后的情况来评价汽车的平安性。碰撞实验所用假人为了保证性能而规定了严厉的温度要求，所以在实车碰撞实验法规中要求碰撞前在规定环境中浸车4小时以上，确保实验的精度。可变形吸能块侧面碰撞实验方法§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院侧碰01.ram§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院汽车的侧面碰撞实验§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院汽车的侧面碰撞实验§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院用于侧向碰撞实验的假人是专门设计的，与正面碰撞实验用的假人有很大区别。实验用“假人〞系列包括5%妇女、95%妇女、50%男子以及3岁、6岁、10岁儿童。除了整车碰撞实验外，还有部件实验，如平安带、座椅和头枕、保险杠、车门、车顶、驾驶室后围等。转向柱上端向驾驶员方向的最大位移和冲击力，风窗玻璃平安性等也要严厉测试。§6.3实车碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院第六章汽车被动平安性实验§6.1汽车被动平安性概述§6.2碰撞实验假人§6.3实车碰撞实验§6.4碰撞实验丈量系统§6.5碰撞实验仿真技术§6.6C-NCAP〔中国新车评价规范〕TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院丈量系统由光学丈量系统和电丈量系统构成。1.光学丈量系统用于获取碰撞过程中直观的二维影象，分析碰撞过程中车体的变形及乘员的运动姿态。从总体上了解碰撞全过程。利用高速摄影机拍摄碰撞瞬间的车体、假人的运动变形等详细过程。经过对序列影像的定性和定量分析，获得对人眼运动太快事件，分析运动物体特征参数。§6.4碰撞实验丈量系统TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院2.电丈量系统用于准确丈量碰撞过程中汽车各部位的加速度呼应、对固定壁的碰撞力及乘员损伤评价用的各种呼应信号(假人动力学呼应参数)。1)碰撞过程中车体加速度呼应信号经过在车体部分刚度较大的部位安装加速度传感器获得。2)固定壁碰撞力经过安装在固定壁上的测力单元获得。3)假人动力学呼应丈量经过安装在假人身体各部位的传感器来获得，用于定量分析和评价乘员的损伤程度。§6.4碰撞实验丈量系统TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院第六章汽车被动平安性实验§6.1汽车被动平安性概述§6.2碰撞实验假人§6.3实车碰撞实验§6.4碰撞实验丈量系统§6.5碰撞实验仿真技术§6.6C-NCAP〔中国新车评价规范〕TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.5碰撞实验仿真技术国外20世纪60年代中期就开场了计算机碰撞仿真技术研讨任务。至20世纪80年代出现很多碰撞仿真软件包，利用虚拟现实技术，经过有限元力学计算，在计算机屏幕上模拟碰撞实验过程，在产品开发过程中，可以起到减少昂贵的实车碰撞实验次数，降低开发本钱、缩短开发周期作用。汽车碰撞实验模拟模型：1)模拟汽车事故模型(交通事故再现)2)模拟碰撞中构造大变形的模型3)模拟人体整体动力学呼应的模型4)模拟人体部分构造的生物力学模型TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.5碰撞实验仿真技术TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院第六章汽车被动平安性实验§6.1汽车被动平安性概述§6.2碰撞实验假人§6.3实车碰撞实验§6.4碰撞实验丈量系统§6.5碰撞实验仿真技术§6.6C-NCAP〔中国新车评价规范〕TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院C-NCAP-ChinaNewCarAssessmentProgramC-NCAP:即中国新车评价规范，是将在市场上购买的新车型按照比我国现有强迫性规范更严厉和更全面的要求进展碰撞平安性能测试，评价结果按星级划分并公开发布。中国汽车技术研讨中心在深化研讨和分析国外NCAP的根底上，结合我国的汽车规范法规、道路交通实践情况和车型特征，并进展广泛的国内外技术交流和实践实验确定了C-NCAP的实验和评分规那么。§6.6C-NCAP-中国新车评价规范TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院C-NCAP主要进展三种碰撞实验车辆速度50km/h〔欧洲64km/h〕与刚性固定壁障100%重叠率的正面碰撞；车辆速度56km/h〔欧洲64km/h〕对可变形壁障40%重叠率的正面偏置碰撞、可变形挪动壁障速度50km/h与车辆的侧面碰撞。根据实验数据计算各项实验得分和总分，由总分多少确定星级。最高得分为51分，星级最低为1星级，最高为5+。§6.6C-NCAP-中国新车评价规范TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.6C-NCAP-中国新车评价规范C-NCAP碰撞速度为50km/h～51km/h(实验速度不得低于50km/h)。实验车辆到达壁障的道路在横向任一方向偏离实际轨迹均不得超越150mm。在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个HybridIII型第50百分位男性假人，用以丈量前排人员受损伤情况。在第二排座椅最右侧座位上放置一个HybridIII型第5百分位女性假人，用以考核平安带性能。正面100%重叠刚性壁障碰撞实验TUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.6C-NCAP-中国新车评价规范碰撞速度为56km/h～57km/h(实验速度不得低于56km/h)，偏置碰撞车辆与可变形壁障碰撞重叠宽度应在40%车宽±20mm的范围内。在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个HybridIII型第50百分位男性假人，用以丈量前排人员受损伤情况。在第二排座椅最左侧座位上放置一个HybridIII型第5百分位女性假人，用以考核平安带性能。正面40%重叠可变形壁障碰撞实验C-NCAPTUTE—汽车与交通学院—汽车与交通学院§6.6C-NCAP-中国新车评价规范挪动台车前端加装可变形吸能壁障冲击实验车辆驾驶员侧。挪动壁障行驶方向与实验车辆垂直，挪动壁障中心线对准实验车辆R点，碰撞速度为50km/h～51km