碰撞标准及CAE分析
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精品课件
方向盘的最大后移量法规规定为不超过127mm，最大 的胸部压缩量为75mm，本次模拟中方向盘的最大后 移量为77.65mm，预测假人的胸部压缩量能够达到法 规的要求。
精品课件
B柱的加速度为44.5g，根据同捷公司已有的实验数据 ，当B柱左侧的最大加速度达到106.24g，安全气囊未 打开的情况下，假人的头部损伤值为679，据此可以 估计，假人的HPC值能够达到法规的要求。
精品课件
❖四、新车安全评价体系（NCAP）
❖ 1. 非官方的权威行业组织对进入市场的新车 安全评价
❖ 2. 评价按星级，分1、2、3、4、5个等级
❖ ＊＊＊＊＊ 33— 40
❖ ＊＊＊＊ 25— 32
❖ ＊＊＊
17 — 24
❖ ＊＊
9 — 16
❖＊
0—8
精品课件
❖ 3. 碰撞法规是强制性，及格级，新车进入市 场的门槛。NCAP 则更好反映新车安全性能
❖ 4. C-NCAP：试验项目：
❖ 1）.正面100%重叠刚性壁障碰撞试验 16 分
❖ 2）.正面40%重叠可变形壁障碰撞试验 16 分
❖ 3）.可变形壁障侧面碰撞试验 16 分
❖ 计分项目：安全带提醒装置 2 分
❖
侧面安全气囊和气帘 1 分
❖ 全部总分 51 分 相当于E-NCAP
❖ 国家强制性法规相当于 2 星级
EuroSIDⅠ/Ⅱ
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4.碰撞特例
❖ 1). 正面柱碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身 的变形,使乘员舱严重侵入,有时人的胸部伤害 较大
❖ 2）侧面柱碰撞－人的头部胸部伤害较大，高 于侧面碰撞
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三、汽车结构设计如何减小碰撞伤害
❖ 1.安全气囊-缓和，减小冲撞力 ❖ 2.自动锁紧式安全带-减小人体冲撞加速度 ❖ 3.吸能式保险杠 ❖ 4.车门防撞杆 ❖ 5.车身前端纵梁刚度 ❖ 6.发动机副车架刚度与车身前纵梁刚度匹配 ❖ 7.车门框和车门刚度 ❖ 8.溃缩式转向柱-减小胸部伤害
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正面碰撞CAE分析
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80ms整车碰撞变形情况
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120ms纵梁碰撞变形情况：纵梁的变形情况可以判断 出整个车的碰撞性能的好坏，皱褶压缩的变形量最大 ，最有利于吸收碰撞能量。
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门框测量变形(mm） L1 -1.5 L2 -13.7 L3 -18.8 L4 -13.2 L5 -1.3 门框的最大压缩量为18.8mm，根据已经有的实验数据 ，门框的最大变形量在40mm时，仍然能够打开
碰撞标准分析
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一、碰撞法规的背景
❖ 1.我国交通事故死亡人数居高不下 ❖ 2.我国万车死亡人数居世界前位，我国汽车
保有量是美国的1/10，每年万车死亡人数是美 国的5倍。2006年交通死亡人数约9万五千 ❖ 3.我国交通事故死亡人数高的原因 ❖ 1).道路交通法规不完善,人的交通意识淡薄 ❖ 2).道路设施不完善,人\车混行 ❖ 3).车辆技术法规不完善,车辆技术状况差
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3.侧面碰撞 （GB 200071)
❖ 1）.技术要求 ❖ 1.1 头部性能指标 HPC≤1000 或头部无接触 ❖ 1.2 肋骨变形指标 RPC≤ 42 mm ❖ 1.3 粘性指标VC≤ 1.0 m/s ❖ 1.4 骨盆性能指标，耻骨结合力峰值 ❖ PSPF≤ 6kN ❖ 1.5 腹部性能指标，腹部力峰值APF≤ 2.5kN
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五、CAE碰撞仿真分析
❖ 当车辆发生正面碰撞时，为保护车内乘员的安全， 根据汽车碰撞损伤机理可知碰撞车辆需要具备的基 本特性是：
❖ 要保证乘员足够的生存空间，即乘坐室不应发生过 大的碰撞变形（包括车轮、发动机、变速器等刚性 部件不得侵入驾驶室）。
❖ 除乘坐室以外的车体结构部分（前碰撞时为前部结 构）应尽可能多的变形，以合理的吸收撞击能量， 使得作用于乘员身体上的力和加速度值不超过人体 的耐受极限等。
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❖ CAE分析建立转向盘的移动，车门和门框的 变形基础上，间接的，与假人传感器直接测 量数据比较，存在一定的误差。
❖ 采用与标杆车比较的计算方法，在相同的假 设和边界条件下，比较计算结果。可认可。
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试验后，至少有一个车门能打开 1.5 试验中，燃油不得泄露 1.6 试验后，前5min 燃油泄漏速率≯30 g/min
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2).试验条件：
❖ 2.1 0°障壁正面碰撞，障壁宽3m,高＞1.5m, ❖ 质量≮ 7x10000 kg ❖ 2.2 车辆速度 50km/h,车辆不得靠自身驱动 ❖ 2.3 空车，燃油箱注水90% ❖ 2.4 可调转向盘和驾驶座椅处在中间位置 ❖ 2.5测量按ISO 6487 ❖ HPC=(t2-t1)[1/t2-t1 ∫t2t1adt]2
≯30 g/min ❖ 1.3 燃油不得燃烧 ❖ 1.4 蓄电池保持原来位置
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2）.试验条件
❖ 2.1 碰撞装置，钢制，宽≮ 2.5 m,高≮ 0.8m ❖ 表面为厚20mm胶合板，下边缘离地175mm ❖ 2.2 碰撞装置可固定在移动车上或作为摆锤一
部分，移动车和碰撞装置总重（1100+/-20 ）kg ❖ 2.3 碰撞速度（50+/-2）km/h ❖ 2.4 车辆为整备质量，注入90%燃油，可超重 10% ❖ 2.5 驻车制动
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❖ 5).碰撞相容性 ❖ 5.1对方受害车辆,司机容易受到伤害,， ❖ 5.2重量相对较轻车辆,司机容易受到伤害,，
车身前端刚度须加强
❖ ５.3自重1100kg肇事车辆，双方司机受伤害最 小（图3）
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2.后碰撞燃油系统安全要求
❖ 1）技术要求 ❖ 按GB 200072-06，2006年7月1日实施 ❖ 1.1试验中，燃油不得泄漏 ❖ 1.2试验后燃油泄漏，前5min 燃油泄漏速率
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❖ a- 头部重心位置上三向合成加速度值 ❖ t2-头部接触终了时间 ❖ T1-头部接触开始时间
❖ 3).各国碰撞标准的差异(图2)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖
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❖ 4).不同试验形式的分析 ❖ 4.1 0°正面碰撞-车身前端全部参与碰撞,车体
碰撞加速度最大,人的头部,胸部伤害最大,主要 考核乘员约束系统 ❖ 4.2 40% ODB碰撞-车身前端部分参与碰撞,车 身变形大,乘员舱严重侵入会造成乘员的伤害, 人的大腿伤害较大,主要考核安全车身 ❖ 4.3 左右30°碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身 的变形,使乘员舱严重侵入,会造成乘员的伤害, 人的胸部伤害较大
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发动机的整个运动轨迹为下沉运动，这可以避免发动 机对前围板造成过大的穿透作用，从而对假人的腿部 造成伤害，由此可以预测，假人的大腿损伤值低于法 规规定的10KN以下。
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侧面碰撞CAE分析
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120ms整车碰撞变形情况
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直接关系到对人体的伤害程度的应在27点，37点区域 ，其最大位移为235.0mm，车门的变形轮廓为后门第1 ，2，3，11 部位发生翘曲。据已经有的实验数据，最 大变形达到342mm，假人胸部和腹部损伤指标仍在规 定的范围以内，因此，侧碰撞假人不会受到大的伤害 。
❖ 2.1移动变形壁障速度（50 +/- 1 ）km/h ❖ 2.2 移动变形壁障由碰撞块和移动车组成，总重（
950+/-20）kg,碰撞块铝制，总宽1.5m ,高0.5m ❖ 2.3 空载+100 kg ,油箱注入90%水 ❖ 2.4 碰撞侧车窗关闭，车门不锁止 ❖ 2.5 可调转向盘和驾驶座椅处在中间位置， ❖ 2.6 碰撞位置对准R点+/- 25mm,对准精度10 mm ❖ 2.7碰撞侧在驾驶员侧，假人50%百分位
内力，相当于4.5kN外力
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❖ 1.6 试验中，车门不得开启，试验后，有足够 数量车门能打开，使乘员逃逸
❖ 1.7 试验后，若有内部构件脱落，不得产生锋 利或锯齿边
❖ 1.8 允许有不伤害乘员的永久变形，脱落 1.9 试验后，燃油泄露前5min 燃油泄漏速率 ≯30g/min
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2).试验条件
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❖ 碰撞交通事故最多， 伤亡最大！
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二、碰撞法规
❖ GB 11553-03 碰撞标准 ❖ 1.正面碰撞 ❖ 1). 要求： ❖ 1.1 头部性能指标 HPC≤1000 ❖ 1.2 胸部性能指标 ThPC≤75 mm ❖ 1.3 大腿性能指标 FPC≤10 KN ❖ 1.4 试验中，车门不得开启，前门锁不得锁止
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右侧门框的变形量列表(mm) L1 0.1 L2-0.6 L3-0.5 L4-0.2 L5-0.2 L6-1.6 L7-1.2 L8-0.3 法规规定，碰撞以后，必须能够打开足够数量的车门 ，使乘员能正常进出，为此，测量出右侧门框的变形 量基本上不发生变化，在碰撞以后，能够打开的。
方向盘的最大后移量法规规定为不超过127mm，最大 的胸部压缩量为75mm，本次模拟中方向盘的最大后 移量为77.65mm，预测假人的胸部压缩量能够达到法 规的要求。
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B柱的加速度为44.5g，根据同捷公司已有的实验数据 ，当B柱左侧的最大加速度达到106.24g，安全气囊未 打开的情况下，假人的头部损伤值为679，据此可以 估计，假人的HPC值能够达到法规的要求。
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❖四、新车安全评价体系（NCAP）
❖ 1. 非官方的权威行业组织对进入市场的新车 安全评价
❖ 2. 评价按星级，分1、2、3、4、5个等级
❖ ＊＊＊＊＊ 33— 40
❖ ＊＊＊＊ 25— 32
❖ ＊＊＊
17 — 24
❖ ＊＊
9 — 16
❖＊
0—8
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❖ 3. 碰撞法规是强制性，及格级，新车进入市 场的门槛。NCAP 则更好反映新车安全性能
❖ 4. C-NCAP：试验项目：
❖ 1）.正面100%重叠刚性壁障碰撞试验 16 分
❖ 2）.正面40%重叠可变形壁障碰撞试验 16 分
❖ 3）.可变形壁障侧面碰撞试验 16 分
❖ 计分项目：安全带提醒装置 2 分
❖
侧面安全气囊和气帘 1 分
❖ 全部总分 51 分 相当于E-NCAP
❖ 国家强制性法规相当于 2 星级
EuroSIDⅠ/Ⅱ
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4.碰撞特例
❖ 1). 正面柱碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身 的变形,使乘员舱严重侵入,有时人的胸部伤害 较大
❖ 2）侧面柱碰撞－人的头部胸部伤害较大，高 于侧面碰撞
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三、汽车结构设计如何减小碰撞伤害
❖ 1.安全气囊-缓和，减小冲撞力 ❖ 2.自动锁紧式安全带-减小人体冲撞加速度 ❖ 3.吸能式保险杠 ❖ 4.车门防撞杆 ❖ 5.车身前端纵梁刚度 ❖ 6.发动机副车架刚度与车身前纵梁刚度匹配 ❖ 7.车门框和车门刚度 ❖ 8.溃缩式转向柱-减小胸部伤害
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正面碰撞CAE分析
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80ms整车碰撞变形情况
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120ms纵梁碰撞变形情况：纵梁的变形情况可以判断 出整个车的碰撞性能的好坏，皱褶压缩的变形量最大 ，最有利于吸收碰撞能量。
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门框测量变形(mm） L1 -1.5 L2 -13.7 L3 -18.8 L4 -13.2 L5 -1.3 门框的最大压缩量为18.8mm，根据已经有的实验数据 ，门框的最大变形量在40mm时，仍然能够打开
碰撞标准分析
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一、碰撞法规的背景
❖ 1.我国交通事故死亡人数居高不下 ❖ 2.我国万车死亡人数居世界前位，我国汽车
保有量是美国的1/10，每年万车死亡人数是美 国的5倍。2006年交通死亡人数约9万五千 ❖ 3.我国交通事故死亡人数高的原因 ❖ 1).道路交通法规不完善,人的交通意识淡薄 ❖ 2).道路设施不完善,人\车混行 ❖ 3).车辆技术法规不完善,车辆技术状况差
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3.侧面碰撞 （GB 200071)
❖ 1）.技术要求 ❖ 1.1 头部性能指标 HPC≤1000 或头部无接触 ❖ 1.2 肋骨变形指标 RPC≤ 42 mm ❖ 1.3 粘性指标VC≤ 1.0 m/s ❖ 1.4 骨盆性能指标，耻骨结合力峰值 ❖ PSPF≤ 6kN ❖ 1.5 腹部性能指标，腹部力峰值APF≤ 2.5kN
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五、CAE碰撞仿真分析
❖ 当车辆发生正面碰撞时，为保护车内乘员的安全， 根据汽车碰撞损伤机理可知碰撞车辆需要具备的基 本特性是：
❖ 要保证乘员足够的生存空间，即乘坐室不应发生过 大的碰撞变形（包括车轮、发动机、变速器等刚性 部件不得侵入驾驶室）。
❖ 除乘坐室以外的车体结构部分（前碰撞时为前部结 构）应尽可能多的变形，以合理的吸收撞击能量， 使得作用于乘员身体上的力和加速度值不超过人体 的耐受极限等。
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❖ CAE分析建立转向盘的移动，车门和门框的 变形基础上，间接的，与假人传感器直接测 量数据比较，存在一定的误差。
❖ 采用与标杆车比较的计算方法，在相同的假 设和边界条件下，比较计算结果。可认可。
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试验后，至少有一个车门能打开 1.5 试验中，燃油不得泄露 1.6 试验后，前5min 燃油泄漏速率≯30 g/min
精品课件
2).试验条件：
❖ 2.1 0°障壁正面碰撞，障壁宽3m,高＞1.5m, ❖ 质量≮ 7x10000 kg ❖ 2.2 车辆速度 50km/h,车辆不得靠自身驱动 ❖ 2.3 空车，燃油箱注水90% ❖ 2.4 可调转向盘和驾驶座椅处在中间位置 ❖ 2.5测量按ISO 6487 ❖ HPC=(t2-t1)[1/t2-t1 ∫t2t1adt]2
≯30 g/min ❖ 1.3 燃油不得燃烧 ❖ 1.4 蓄电池保持原来位置
精品课件
2）.试验条件
❖ 2.1 碰撞装置，钢制，宽≮ 2.5 m,高≮ 0.8m ❖ 表面为厚20mm胶合板，下边缘离地175mm ❖ 2.2 碰撞装置可固定在移动车上或作为摆锤一
部分，移动车和碰撞装置总重（1100+/-20 ）kg ❖ 2.3 碰撞速度（50+/-2）km/h ❖ 2.4 车辆为整备质量，注入90%燃油，可超重 10% ❖ 2.5 驻车制动
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❖ 5).碰撞相容性 ❖ 5.1对方受害车辆,司机容易受到伤害,， ❖ 5.2重量相对较轻车辆,司机容易受到伤害,，
车身前端刚度须加强
❖ ５.3自重1100kg肇事车辆，双方司机受伤害最 小（图3）
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2.后碰撞燃油系统安全要求
❖ 1）技术要求 ❖ 按GB 200072-06，2006年7月1日实施 ❖ 1.1试验中，燃油不得泄漏 ❖ 1.2试验后燃油泄漏，前5min 燃油泄漏速率
精品课件
❖ a- 头部重心位置上三向合成加速度值 ❖ t2-头部接触终了时间 ❖ T1-头部接触开始时间
❖ 3).各国碰撞标准的差异(图2)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖
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❖ 4).不同试验形式的分析 ❖ 4.1 0°正面碰撞-车身前端全部参与碰撞,车体
碰撞加速度最大,人的头部,胸部伤害最大,主要 考核乘员约束系统 ❖ 4.2 40% ODB碰撞-车身前端部分参与碰撞,车 身变形大,乘员舱严重侵入会造成乘员的伤害, 人的大腿伤害较大,主要考核安全车身 ❖ 4.3 左右30°碰撞-车身前端部分参与碰撞,车身 的变形,使乘员舱严重侵入,会造成乘员的伤害, 人的胸部伤害较大
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发动机的整个运动轨迹为下沉运动，这可以避免发动 机对前围板造成过大的穿透作用，从而对假人的腿部 造成伤害，由此可以预测，假人的大腿损伤值低于法 规规定的10KN以下。
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侧面碰撞CAE分析
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120ms整车碰撞变形情况
精品课件
直接关系到对人体的伤害程度的应在27点，37点区域 ，其最大位移为235.0mm，车门的变形轮廓为后门第1 ，2，3，11 部位发生翘曲。据已经有的实验数据，最 大变形达到342mm，假人胸部和腹部损伤指标仍在规 定的范围以内，因此，侧碰撞假人不会受到大的伤害 。
❖ 2.1移动变形壁障速度（50 +/- 1 ）km/h ❖ 2.2 移动变形壁障由碰撞块和移动车组成，总重（
950+/-20）kg,碰撞块铝制，总宽1.5m ,高0.5m ❖ 2.3 空载+100 kg ,油箱注入90%水 ❖ 2.4 碰撞侧车窗关闭，车门不锁止 ❖ 2.5 可调转向盘和驾驶座椅处在中间位置， ❖ 2.6 碰撞位置对准R点+/- 25mm,对准精度10 mm ❖ 2.7碰撞侧在驾驶员侧，假人50%百分位
内力，相当于4.5kN外力
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❖ 1.6 试验中，车门不得开启，试验后，有足够 数量车门能打开，使乘员逃逸
❖ 1.7 试验后，若有内部构件脱落，不得产生锋 利或锯齿边
❖ 1.8 允许有不伤害乘员的永久变形，脱落 1.9 试验后，燃油泄露前5min 燃油泄漏速率 ≯30g/min
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2).试验条件
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❖ 碰撞交通事故最多， 伤亡最大！
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二、碰撞法规
❖ GB 11553-03 碰撞标准 ❖ 1.正面碰撞 ❖ 1). 要求： ❖ 1.1 头部性能指标 HPC≤1000 ❖ 1.2 胸部性能指标 ThPC≤75 mm ❖ 1.3 大腿性能指标 FPC≤10 KN ❖ 1.4 试验中，车门不得开启，前门锁不得锁止
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右侧门框的变形量列表(mm) L1 0.1 L2-0.6 L3-0.5 L4-0.2 L5-0.2 L6-1.6 L7-1.2 L8-0.3 法规规定，碰撞以后，必须能够打开足够数量的车门 ，使乘员能正常进出，为此，测量出右侧门框的变形 量基本上不发生变化，在碰撞以后，能够打开的。