第六章汽車被動安全性試驗ppt課件

1、第六章 汽車被動平安性實驗6.1 汽車被動平安性概述6.2 碰撞實驗假人6.3 實車碰撞實驗6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng)6.5 碰撞實驗仿真技術6.6 C-NCAP中國新車評價規(guī)范.6.1 汽車被動平安性概述1.汽車被動平安性定義 汽車在事故中防止或減緩對人員呵斥損傷并盡能夠減少經(jīng)濟損失的性能。2.提高汽車碰撞平安性的目的 在汽車發(fā)生碰撞時確保乘員生存空間、緩和沖擊、防止發(fā)生火災等。到達“車毀人不亡，車傷人不傷目的。3.汽車碰撞平安性實驗分類 實車碰撞實驗 滑車模擬碰撞實驗 臺架實驗.4. 汽車碰撞事故分類正面碰撞側(cè)面碰撞追尾碰撞翻車5. 汽車被動平安研討領域生物力學交通事故統(tǒng)計分析交通事故再現(xiàn)分

2、析碰撞實驗仿真技術(有限元計算)6.1 汽車被動平安性概述.第六章 汽車被動平安性實驗6.1 汽車被動平安性概述6.2 碰撞實驗假人6.3 實車碰撞實驗6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng)6.5 碰撞實驗仿真技術6.6 C-NCAP中國新車評價規(guī)范.6.2 碰撞實驗假人1. 碰撞實驗假人引見假人是根據(jù)人體工程學原理，用特殊資料制成的實驗儀器，可以替代人體用于碰撞實驗，模擬真人遭到的損傷情況，并可反復運用。尺寸、外形、質(zhì)量、剛度和能量性能與人體非常類似，可以準確模擬人體在碰撞事故條件下受力、變形等生物力學參數(shù)。大部分由金屬與橡膠制造，其胸腔是鋼制的，肩胛骨是鋁制的，盆骨是塑料的。皮膚采用硅膠資料制成，摸上去

3、不僅要有彈性，還要跟真人一樣有一定的接受力。內(nèi)部裝有大量傳感器，在碰撞的一剎那，假人頭、胸、膝蓋等重點部位受傷的數(shù)據(jù)，會經(jīng)過內(nèi)置于模擬人體內(nèi)的傳感器被采集器采集。研討人員借助這些數(shù)據(jù)來模擬車禍中真人的受傷程度。是集人體工程學、工程力學、資料力學、生物學為一體的精細測試儀器。一個假人由近400個部件、約60個傳感器組成，造價高達4萬美圓左右，假設加上傳感器配套設備，需67萬美圓。.6.2 碰撞實驗假人 按人體類型分類可分為：成年假人、兒童假人。成年假人按體型又可分為：大身體男性假人、中等身體男性假人、小身體女性假人。 目前常見的成人假人大致有三類：50百分位假人 代表身高177cm和體重86kg

4、的中等身體；95百分位假人 代表身高188cm和體重108kg的大型身體；5百分位 代表身高148cm和體重56kg的矮小身體。兒童假人分為：6月假人(身高67cm，體重10kg)、12月假人(身高76cm，體重13kg)、18月假人(身高83cm，體重16kg)、3歲假人(身高97cm，體重20kg)、6歲假人(身高130cm，體重30kg)、10歲假人(身高cm，體重36kg)。按碰撞實驗類型分：正面碰撞假人、側(cè)面碰撞假人。百分位：指根據(jù)一個地域的人體統(tǒng)計數(shù)據(jù)會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、體重等都會“小于這個假人的身高、體重和身體尺寸等。.2.

5、假人開展簡史上世紀60年代美國制造飛行器彈射座椅上人的代用品公司ARL開發(fā)了假人 VIP；1971年由ARL公司和Sierra公司開發(fā)假人Hybrid ；1972年美國汽車產(chǎn)業(yè)界同美國第一技術平安公司FTSS協(xié)作，在Hybrid 根底上開發(fā)制造出Hybrid 型假人；1976年，美國第一技術平安公司同SAE和用戶集團共同開發(fā)了GM公司設計的Hybrid 混合 型假人；Hybrid 與Hybrid 相比具有更高的生物仿真度和儀器丈量才干，目前各前碰法規(guī)實驗中，已指定用Hybrid 型假人。6.2 碰撞實驗假人.Hybrid 和第50百分位男性假人的主要參數(shù)類 型類 型名 稱尺 寸（cm）名 稱質(zhì)

6、量（kg）頭圓周長59.757.2頭4.545.08頭寬15.515.5頸1.54頭長20.319.6上軀干17.1918.82直立坐高88.490.7下軀干23.0416.28肩到肘關節(jié)長33.835.1上臂3.994.35肘背到腕樞軸長29.7下臂和手4.544.35肘到指尖長46.0 大腿11.9716.69臂到膝蓋長59.251.8小腿和腳11.348.8 膝關節(jié)高49.549.8總質(zhì)量78.1574.376.2 碰撞實驗假人.第六章 汽車被動平安性實驗6.1 汽車被動平安性概述6.2 碰撞實驗假人6.3 實車碰撞實驗6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng)6.5 碰撞實驗仿真技術6.6 C-NCAP

7、中國新車評價規(guī)范.6.3 實車碰撞實驗1. 實車碰撞實驗概述 實車碰撞實驗從乘員維護的觀念出發(fā)，以交通事故再現(xiàn)的方式，分析車輛碰撞過程中乘員與車輛的運動形狀和損傷情況，并運用假人定量地評價碰撞平安性能。 是綜合評價汽車碰撞平安性能的最根本、最有效的方法。是最終檢驗汽車平安性能必不可少的實驗；同時實車碰撞實驗在汽車研發(fā)過程中為滑車模擬碰撞實驗設定實驗條件，為計算機碰撞仿真建模中驗證計算模型、協(xié)助確定關鍵參數(shù)等，也是必不可少的環(huán)節(jié)。 雖然技術難度大、周期長、費用高，但依然必需并不可替代。 實驗中需求丈量車輛的變形、減速度及負荷。.2. 實車碰撞實驗的分類固定壁碰撞的正面碰撞實驗挪動壁與汽車側(cè)面、追

8、尾碰撞實驗車輛動態(tài)翻騰實驗車與車之間的碰撞實驗3. 實驗設備 實車碰撞實驗室包括： 碰撞區(qū)、牽引系統(tǒng)、浸車環(huán)境室、照明(攝影)系統(tǒng)、假人標定室、丈量分析室和車輛翻轉(zhuǎn)臺等。6.3 實車碰撞實驗.1固定壁障：主要用于汽車正面碰撞實驗。6.3 實車碰撞實驗.2挪動壁障：主要用于側(cè)面或追尾碰撞實驗。6.3 實車碰撞實驗.3車輛動態(tài)翻騰實驗安裝：模擬汽車翻車。4車輛靜態(tài)翻騰實驗安裝：用于丈量車輛碰撞翻騰后的燃油走漏實驗。5牽引系統(tǒng)：將實驗車或挪動壁障加速到碰撞實驗的初速度。6照明攝影系統(tǒng)：實車碰撞實驗過程中，為了分析汽車變形形狀、假人的運動形狀，必需同時采用多臺高速攝影機從多個不同的角度拍攝實驗過程。6

9、.3 實車碰撞實驗.4. 實車正面碰撞實驗1美國的正面碰撞實驗法規(guī) FMVSS2082歐州的正面碰撞實驗 ECE R94.003日本的正面碰撞實驗法規(guī) TRIAS 11-4-304中國的實車碰撞實驗1989年參照FMVSS208制定了GB/T11551-891999年參照ECE R94.00制定了機動車設計法規(guī)CMVDR294-1999正面碰撞中運用的假人有：1) Hybrid III 型第50 百分位男性假人2) Hybrid III 型第5 百分位女性假人6.3 實車碰撞實驗.汽車的正面碰撞實驗 正面柱碰撞實驗是模擬在實踐交通事故中車輛與大樹或電線桿發(fā)生碰撞的情況，是世界各大汽車公司的正面

10、平安氣囊開發(fā)實驗程序與要求中規(guī)定的實驗工程，實驗中采用直徑為 254 mm剛性柱壁障，碰撞速度普通是 50 km/h 或 35 km/h。6.3 實車碰撞實驗.幾種典型的汽車正面碰撞實驗方式6.3 實車碰撞實驗.幾種典型的汽車正面碰撞實驗方式正碰01.ram卡車撞立柱.flv6.3 實車碰撞實驗.我國指點車輛正面碰撞的法規(guī)是1999年10月發(fā)布的(CMVDR294)。規(guī)定：對于M1類車輛必需經(jīng)過正面碰撞時前排外側(cè)座椅乘員維護的國家認證。實驗規(guī)定在實驗過程中：1不允許車門開啟；2) 前門鎖止系統(tǒng)不得發(fā)生鎖止；3每排座椅至少有一個門可以翻開；4假設假人鎖止系統(tǒng)發(fā)生鎖止時，應在松脫安裝上施加不超越6

11、0N的壓力能將約束系統(tǒng)翻開，并完好地取出假人；5燃油供應系統(tǒng)不允許泄露；假設泄露，泄露速率不超越30g/min；6實驗結(jié)果須滿足：頭部性能目的1000、胸部性能目的75mm、大腿性能目的10kN6.3 實車碰撞實驗.奧迪A6L 2.0T可變形壁障40%重疊率正面偏置碰撞實驗 6.3 實車碰撞實驗.正面碰撞中的實驗車以及側(cè)向碰撞中的挪動障壁可用電機牽引加速，也可用牽引車牽引加速。為了確定碰撞實驗中車內(nèi)乘員所受損傷的嚴重程度，要在實驗車內(nèi)放置假人。實驗用假人的各肢體在外形、運動學和動力學性能方面都和真人類似，并能模擬人體的假設干動作。假人頭部還附有軟化資料模擬肌肉和皮膚。在頭、胸、背和大腿部位裝有

12、傳感器，測定減速度和負荷。6.3 實車碰撞實驗.6.3 實車碰撞實驗5. 實車側(cè)面碰撞實驗1990年美國側(cè)面碰撞法規(guī)，1995年歐州側(cè)撞法規(guī)出臺。日本側(cè)撞采用歐州法規(guī)。 側(cè)向碰撞實驗采用挪動變形障壁。實驗車A靜止，挪動障壁B向前運動，運動方向與實驗車中軸線成63角，速度53km/h。 圖示為碰撞左側(cè)的情況，碰撞右側(cè)與此類似，挪動障壁的碰撞資料為鋁制蜂窩狀資料。 在實驗時，要布置足夠的傳感器和攝影機。.5-攝影機從右側(cè)攝實驗車A和挪動障壁6-攝影機從左側(cè)攝實驗車A挪動情況7-實驗車A發(fā)動機罩上方攝影機察看前面假人8-實驗車A側(cè)面攝影機察看前面假人移位9-實驗車A側(cè)面攝影機察看后面假人移位10-2

13、4幅/s實時攝影機 側(cè)向碰撞實驗攝影機布置1-上方攝影機攝實驗車A動態(tài)性能2-上方攝影機攝碰撞平面3-挪動障壁B上的攝影機攝碰撞點4-挪動障壁B上的攝影機攝碰撞邊6.3 實車碰撞實驗.汽車的側(cè)面碰撞實驗 簡介汽車側(cè)面是車體中強度較薄弱的部位，尤其是對于轎車而言，其側(cè)面強度更為薄弱。一旦遭到來自側(cè)面的撞擊，不能夠有像前部及后部那樣，有足夠空間發(fā)生構(gòu)造變形以吸收碰撞能量。車內(nèi)乘員同劇烈貫穿的撞擊物之間僅隔著車門和20-30cm的空間。在斜坡上或在轉(zhuǎn)彎時發(fā)生的側(cè)面碰撞，還有能夠引起被撞汽車翻傾，導致車門框變形使車門不能開啟，影響乘員分開危險地帶及對乘員的救援。與正面、后部碰撞相比，側(cè)面碰撞對乘員能夠

14、呵斥的損傷更大。6.3 實車碰撞實驗.我國側(cè)面碰撞法規(guī)是(GB2002)。規(guī)定了M1類和N1類車輛遭到側(cè)碰時，對乘員維護的要求。1實驗過程中車門不允許開啟；2碰撞實驗終了后，不借助工具便能翻開足夠數(shù)量的車門，使乘員能正常進出；3碰撞實驗終了后，不借助工具便能將假人從約束系統(tǒng)中解脫出來，并移出車輛；4一切內(nèi)部構(gòu)件在零落時均不得產(chǎn)生鋒利的突出物；5假設燃油供應系統(tǒng)發(fā)生延續(xù)泄露，泄露速率不得超越30g/min。6.3 實車碰撞實驗.側(cè)面碰撞乘員維護目的的限值指標限值備注頭部性能指標（HPC）1000無頭部接觸時，不測量或計算HPC胸部性能指標肋骨變形指標42mm粘性指標*1m/s骨盆性能指標恥骨合成

15、力峰值6kN腹部性能指標腹部力峰值2.5 kN內(nèi)力相當于4.5kN的外力*粘性目的：指粘性呼應的峰值，是在半胸部任一肋骨上測得的瞬時緊縮量與肋骨變形速率乘積的最大值。6.3 實車碰撞實驗.實車側(cè)面碰撞實驗采用裝有吸能安裝的挪動變形壁障以一定的速度撞擊實驗車輛的側(cè)面，經(jīng)過丈量假人的損傷目的和汽車撞擊后的情況來評價汽車的平安性。碰撞實驗所用假人為了保證性能而規(guī)定了嚴厲的溫度要求，所以在實車碰撞實驗法規(guī)中要求碰撞前在規(guī)定環(huán)境中浸車4小時以上，確保實驗的精度?？勺冃挝軌K側(cè)面碰撞實驗方法6.3 實車碰撞實驗.側(cè)碰01.ram6.3 實車碰撞實驗.汽車的側(cè)面碰撞實驗6.3 實車碰撞實驗.汽車的側(cè)面碰撞實

16、驗6.3 實車碰撞實驗.用于側(cè)向碰撞實驗的假人是專門設計的，與正面碰撞實驗用的假人有很大區(qū)別。實驗用“假人系列包括5%婦女、95%婦女、50%男子以及3歲、6歲、10歲兒童。除了整車碰撞實驗外，還有部件實驗，如平安帶、座椅和頭枕、保險杠、車門、車頂、駕駛室后圍等。轉(zhuǎn)向柱上端向駕駛員方向的最大位移和沖擊力，風窗玻璃平安性等也要嚴厲測試。6.3 實車碰撞實驗.第六章 汽車被動平安性實驗6.1 汽車被動平安性概述6.2 碰撞實驗假人6.3 實車碰撞實驗6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng)6.5 碰撞實驗仿真技術6.6 C-NCAP中國新車評價規(guī)范. 丈量系統(tǒng)由光學丈量系統(tǒng)和電丈量系統(tǒng)構(gòu)成。1. 光學丈量系統(tǒng)用于

17、獲取碰撞過程中直觀的二維影象，分析碰撞過程中車體的變形及乘員的運動姿態(tài)。從總體上了解碰撞全過程。利用高速攝影機拍攝碰撞瞬間的車體、假人的運動變形等詳細過程。經(jīng)過對序列影像的定性和定量分析，獲得對人眼運動太快事件，分析運動物體特征參數(shù)。6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng).2. 電丈量系統(tǒng) 用于準確丈量碰撞過程中汽車各部位的加速度呼應、對固定壁的碰撞力及乘員損傷評價用的各種呼應信號(假人動力學呼應參數(shù))。 1) 碰撞過程中車體加速度呼應信號 經(jīng)過在車體部分剛度較大的部位安裝加速度傳感器獲得。 2) 固定壁碰撞力 經(jīng)過安裝在固定壁 上的測力單元獲得。 3) 假人動力學呼應丈量 經(jīng)過安裝在假人身體各部位的傳感器

18、來獲得，用于定量分析和評價乘員的損傷程度。 6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng).第六章 汽車被動平安性實驗6.1 汽車被動平安性概述6.2 碰撞實驗假人6.3 實車碰撞實驗6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng)6.5 碰撞實驗仿真技術6.6 C-NCAP中國新車評價規(guī)范.6.5 碰撞實驗仿真技術國外20世紀60年代中期就開場了計算機碰撞仿真技術研討任務。至20世紀80年代出現(xiàn)很多碰撞仿真軟件包，利用虛擬現(xiàn)實技術，經(jīng)過有限元力學計算，在計算機屏幕上模擬碰撞實驗過程，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，可以起到減少昂貴的實車碰撞實驗次數(shù)，降低開發(fā)本錢、縮短開發(fā)周期作用。 汽車碰撞實驗模擬模型：1) 模擬汽車事故模型(交通事故再現(xiàn))2) 模

19、擬碰撞中構(gòu)造大變形的模型3) 模擬人體整體動力學呼應的模型4) 模擬人體部分構(gòu)造的生物力學模型.6.5 碰撞實驗仿真技術.第六章 汽車被動平安性實驗6.1 汽車被動平安性概述6.2 碰撞實驗假人6.3 實車碰撞實驗6.4 碰撞實驗丈量系統(tǒng)6.5 碰撞實驗仿真技術6.6 C-NCAP中國新車評價規(guī)范.C-NCAP-China New Car Assessment Program C-NCAP: 即中國新車評價規(guī)范，是將在市場上購買的新車型按照比我國現(xiàn)有強迫性規(guī)范更嚴厲和更全面的要求進展碰撞平安性能測試，評價結(jié)果按星級劃分并公開發(fā)布。中國汽車技術研討中心在深化研討和分析國外NCAP的根底上，結(jié)合我

20、國的汽車規(guī)范法規(guī)、道路交通實踐情況和車型特征，并進展廣泛的國內(nèi)外技術交流和實踐實驗確定了C-NCAP的實驗和評分規(guī)那么。 6.6 C-NCAP-中國新車評價規(guī)范.C-NCAP主要進展三種碰撞實驗車輛速度50km/h歐洲64km/h與剛性固定壁障100%重疊率的正面碰撞；車輛速度56km/h歐洲64km/h對可變形壁障40%重疊率的正面偏置碰撞、可變形挪動壁障速度50km/h與車輛的側(cè)面碰撞。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算各項實驗得分和總分，由總分多少確定星級。最高得分為51分，星級最低為1星級，最高為5+。 6.6 C-NCAP-中國新車評價規(guī)范.6.6 C-NCAP-中國新車評價規(guī)范C-NCAP 碰撞速度

21、為50km/h51km/h(實驗速度不得低于50km/h)。 實驗車輛到達壁障的道路在橫向任一方向偏離實際軌跡均不得超越150mm。 在前排駕駛員和乘員位置分別放置一個Hybrid III型第50百分位男性假人，用以丈量前排人員受損傷情況。 在第二排座椅最右側(cè)座位上放置一個Hybrid III型第5百分位女性假人，用以考核平安帶性能。 正面100%重疊剛性壁障碰撞實驗.6.6 C-NCAP-中國新車評價規(guī)范碰撞速度為56km/h57km/h(實驗速度不得低于56km/h)，偏置碰撞車輛與可變形壁障碰撞重疊寬度應在40%車寬20mm的范圍內(nèi)。在前排駕駛員和乘員位置分別放置一個Hybrid III型第50百分位男性假人，用以丈量前排人員受損傷情況。在第二排座椅最左側(cè)座位上放置一個Hybrid III型第5百分位女性假人，用以考核平安帶性能。 正面40%重疊可變形壁障碰撞實驗 C-NCAP.6.6 C-NCAP-中國新車評價規(guī)范 挪動臺車前端加