轿车侧面柱碰撞乘员损伤机理仿真(续2)

图94.2安全气囊对乘员损伤的影响
基于图8b 以“不触底前提下刚度尽可能小”为基 本原则，分析了安全气囊刚度对乘员损伤的影响，分析
结果，如图1所示。

从图1可以发现，刚度缩放80% 后，乘员损伤整体降低明显，其中对乘员腹部上肋骨影 响最大，压缩量从57 mm 降低到43 mm ，降低幅度为 24.6%;可以认为安全气囊对乘员损伤影响大。

4约束系统对乘员损伤的影响
4.1安全带对乘员损伤的影响
图8示出侧面柱碰撞中安全带仿真分析模型。

基
于图2,文章研究了安全带对乘员损伤的影响，如图9所 示。

从图9可以发现，在有安全带的作用下，乘员损伤整 体降低;对乘员胸部上肋骨影响最大，压缩量从57 mm 降 低到52 mm ，降低幅度为8.8%。

可以认为安全带对乘员 损伤有一定影响，但影响较小。

a
无安全带
b
有安全带
图8
侧面柱碰撞中安全带仿真分析模型
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全带
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侧面柱碰撞中安全带对乘员损伤的影响对比
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图10侧面柱碰撞中不同安全气嚢刚度下的乘员损伤对比
5柱碰乘员损伤机理
根据车体结构和约束系统对乘员损伤影响的评价
结果，车体刚度及车体质量对乘员损伤的影响较小，安 全带对乘员损伤的影响约为88%，安全气囊对乘员损 伤的影响约为2.6%。

在影响因素中，安全气囊是最主
设计•创新
要的设计因素，安全带可起到较小影响，车体质量和车 体刚度的影响较轻微，主要原因是在侧向碰撞中，座椅 和安全带对乘员的约束作用较小，在碰撞发生时，乘员 处于一个接近完全自由的状态，直到乘员与展开的侧 面安全气囊接触，并受到侧面安全气囊的保护作用，同
时在侧面柱碰撞中，车门与刚性柱接触的前10 m S 内 已完成变形，如图4所示，所以侧面安全气囊完全展开 时，一侧受到乘员的挤压，另一侧与完成变形的车门直 接接触，在整个柱碰撞过程中，对乘员起到吸能作用的 只有侧面安全气囊和门饰板。

在进行设计时，需要保证 安全气囊展开所需的初始空间，尽量提前侧面安全气 囊的点爆时间。

6双腔侧面气囊的保护研究
根据4.节的分析结果，腹部损伤满足US-NCAP
中不扣分的要求，胸部损伤在上限值与下限值之间，处 于中等偏下水平；胸部损伤仍然是重点失分项，与 US -NCAP 数据库中结果一致。

为进一步优化乘员胸部 损伤，文章提出了一种双腔侧面气囊来满足乘员胸腹 部和髋部对侧面气囊不同的刚度需求，如图11所示。

图12示出侧面柱碰撞中双腔气囊与单腔气囊压力对
比。

图13示出侧面柱碰撞中单腔体与双腔体气囊下乘 员损伤对比。

双腔气囊
b
单腔气囊
图11双腔气嚢与单腔气嚢对比
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图12侧面柱碰撞中双腔气嚢与单腔气嚢压力对比
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图13侧面柱碰撞中单腔体与双腔体气嚢下乘员损伤对比
从图12和图13中可以看出，相比于单腔气囊，使 用双腔气囊后，上腔体气囊压力在胸部肋骨位移峰值 出现时刻（20〜40 m S 明显降低，对应着胸部上、中肋 骨压缩量分别降低19.4%和24.3%；下腔体气囊压力 在乘员髋部与气囊接触之后，一致高于单腔体气囊， 说明增加了对髋部的支撑约束，有利于腹部肋骨压缩 量的降低，腹部上、下肋骨压缩量分别降低11.8%和 23.5%;使用双腔体气囊后，胸部上、中、下肋骨位移量 分别为2,28,30 mm ,接近US _NCAP 中规定的上限值 (27 mm )〇
7
结论
1)欧洲 EURO -NCAP 、美国 FMVS 214 和
US -NCAP 分别提出了对侧面柱碰撞工况的考察。

与 EURO-NCAP 法规相比，FMVS 214 和 US-NCAP 法规考察工况更为恶劣；目前中国法规还没有对侧面柱碰 撞工况展开考察，有必要提前开展侧面柱碰撞保护机 理研究。

2)
在侧面柱碰撞乘员保护中，车体刚度和车体质
量对乘员损伤影响小;安全带对乘员损伤有一定影响; 安全气囊和侧面门饰板对乘员损伤影响大。

侧面柱碰 撞的乘员保护与结构设计关联性小，更多的是与约束 系统的设计相关。

3) 侧面柱碰撞的乘员保护主要依靠侧面安全气囊
和门饰板，在进行安全气囊设计时，需要保证安全气囊
展开所需的初始空间，同时应尽量提前侧面安全气囊 的点爆时间。

4)
在侧面柱碰中采用双腔气囊可以更好地满足乘
员胸腹部及髋部对侧面安全气囊的不同刚度需求，让 乘员胸腹部损伤得到进一步优化，满足US -NCAP 法规
中乘员胸腹部位移接近不扣分的要求。

参考文献
[1] W IN K E L B A U E R D, MILLER P, KALETO H, et al. FM V SS214 Dynamic
N P R M -A n Overview of the New Procedure, Component-Level Develop­ment Tests, and Vehicle Design Changes[J]. SAE Technical Paper, 2005: 2005-01-0742.[]
公安部交通管理局.中华人民共和国道路交通事故统计年报（2007年 度)[
].
北京:公安部交通管理局,2008:8.
[]
曹立波，王鹏.基于乘员损伤分析的轿车侧面碰撞安全性研究[].北 京汽车,2007,12 (3): 17-21.
[]
刘念斯，欧阳俊，刘玉云.新版C -N C A P 侧面碰撞假人损伤研究J
汽车工程学报,2017,7(12): 133-138.
[]
周云，陶钧，孙涛.基于多冲击块侵入的门护板侧面碰撞研究[].汽 车科技,2017(4)35-39.
[]
张君媛，丁如芳,邱少波，等.汽车侧面碰撞中内板参数与乘员伤害 值的相关性分析[].汽车工程,2007,29(6): 462-464.
[]
邵飞达.轿车侧面碰撞乘员损伤影响因素的分析与优化[].
长沙:湖
南大学,2011.
[]葛如海,贺文平，应龙.侧面碰撞双气室气囊的性能优化研究J 重
庆理工大学学报,2017,31 (9): 1-7.
(收稿日期：018-11-14)
(续完)
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