车身结构碰撞安全性设计

6.2 车身结构碰撞安全性设计
【案例】承载式轿车三种碰撞形式载荷传递分析
➢ 当轿车发生后面碰撞时，第一条路径由后保险杠、后纵梁传递给门槛梁； ➢ 第二条由后车轮后部结构经后车轮传递给门槛梁。通常将后部结构设计得软一些，
以实现缓冲撞击，这种措施与正面碰撞类似。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
② 车身结构刚性设计 对轿车来说，当受到侧面碰撞时，几乎没有可以利用的缓冲吸能空间，所以，侧面结 构必须有足够的刚度，也就是将车门、B柱、门槛梁、车顶横梁等设计得刚度大一些， 如设置防侧撞梁，防止车门或立柱发生较大变形，侵入乘员室而伤及乘员。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
考虑到碰撞相容性的相对较软的车身前部刚度
考虑人体生理特性的受力优化的安全带
考虑侧撞安全性的侧面气囊或气帘
为提高强度及刚度而采用先进成型方法的前柱
考虑轻量化的碰撞承载结构优化设计
考虑正面碰撞而改进前围板与转向柱的连接
承受速度为64km/h的碰撞，乘员无伤害
增添顶盖内保护头部的安全气囊
燃油系统采用密封性和阻燃性良好的材料
4. 刚性设计的具体措施
1）车门 车门内外板除具有足够高的刚度外，车门内板上应焊接防撞梁；例如速腾轿车车门防撞 梁设计成Y形，可进一步提高抗侧撞性。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
2） B柱 为防止B柱向车内发生弯曲变形，必须具有足够的弯曲刚度。
实际上，当B柱受撞击时， B柱各部位的 受到的弯矩是不同的，因此， B柱的截面 形状很复杂，以抵抗不同截面受到的不同 弯矩。
同时B柱各部位受力分布要合理，以防止 发生撞击时B柱会产生受弯失稳。否则， B柱抵抗侧向撞击的能力会急剧下降。
通常B柱中段受到的弯矩较大，为防止局 部产生塑性变形，通常采取加强措施，图 为B柱的加强结构。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
3）接头 接头是车身结构中两个以上承载构件相互交叉连接的部位。汽车发生侧面碰撞时产
有安全带等保护装置 高强度的乘坐舱
车身前后部有大的碰撞变形区域 地板及车门具有碰撞承载结构
车身前部有高强度的横向连接件 车门有极坚固的防撞梁 顶盖有加强结构
乘座舱内构件表面光滑及柔软 纵向结构从前至后变形阻力逐大 碰撞后起火燃烧的可能性最小 承受速度为50km/h的碰撞，乘员无伤害 雨刮器应几乎完全被发动机罩遮盖
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
车身抗撞性设计必须满足两点要求：
车身结构必须具有缓冲变形功能，以吸收碰撞能量，降低碰撞加速度和撞击力。 应为乘员提供生存空间，即车身的整体刚度应合理分配且能够控制，以保证乘员室
被撞击时的完整性。
实际上，不论是承载式车身还是非承 载式车身，车身结构的能量吸收特性 和乘员室的结构刚度都取决于车身主 要结构件的设计。
第6章 车身结构碰撞安全性
《汽车车身结构与设计》
6.2 车身结构碰撞安全性设计
车身抗撞性
是指车身结构在碰撞过程中保证乘员免受伤害和碰撞之后安全逃逸的能力。这正是对车身抗撞性的 设计要求。
1. 与抗撞性相关的车身结构特点
➢ 车身结构由结构件、板壳零件及其接头组成，构成一个承受和传递载荷的基本系统。车身结构设 计决定载荷的传递路径。
➢ 研究表明，车身结构抗撞性主要由薄壁梁结构和接头组成的框架结构决定，在碰撞过程中吸收大 部分碰撞能量，为乘员舱提供大部分刚性。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
2. 车身抗撞性设计要求
基于传统安全理念的典型轿车的抗碰撞设计——满足碰撞安全法规 考虑乘客最优化的碰撞保护的安全性设计基本要求
生的内力将通过接头传递，在传力过程中，接头的变形会影响整个车身的变形。 研究表明，车身接头刚度对整个车身刚度的影响可达50%～70%。为提高接头的刚
车身刚度合理分级 白车身外的零件修理价格合宜
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
基于现代安全性理念的典型轿车的抗碰撞设计——集设计经验、汽车碰撞、计算机模 拟及试验和生理力学等方面分析，使乘客有最优的保护并顾及车外交通参与者的安全
考虑乘客最优化的碰撞保护的安全性设计进一步要求
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
3. 车身抗撞性设计内容
其核心内容就是合理组织车身结构各部分的刚度。主要内容分三个方面：
① 车身结构刚度组织（仅分析被动安全性） 车身结构刚度组织是从各种碰撞形式中乘员保护的角度出发，考虑到车身结构的特点， 合理布置车身的主要承载结构，并合理配置它们的刚度。 根据车身抗撞性设计的基本原则，车身结构刚度组织主要包括两方面内容 ： a）合理组织结构的吸能，将吸能要求合理分解为对相应吸能部件的要 求。 b）合理组织碰撞载荷的传递，即合理设计碰撞载荷的传递路径。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
【案例】承载式轿车三种碰撞形式载荷传递分析
➢ 当轿车发生正面碰撞时，一条路径是从汽车前端向后传递的纵向力经前纵梁、门槛 梁和乘员室底部纵梁向后传递，这条路径承受纵向力的能力最大。大部分碰撞能量 在传递的过程中被前纵梁所吸收。
➢ 另一条路径是纵向力经前指梁、铰链柱、A柱、车门及其防撞梁和门槛梁向后传递， 为防止车门被撞后开启困难，该路径前部结构的吸能能力通常较小。
第6章 车身结构碰撞安全性
6.2 车身结构碰撞安全性设计
车身结构设计一般分为碰撞安全区和缓冲吸能区 ：
A区为乘坐安全区
乘坐室应有足够的刚度，不允许发生大的碰撞变形，如碰撞后车门仍能正常开启，以保证乘员有足 够的生存空间。
B区为缓冲吸能区
即车身前部结构和后部结构，在前后碰撞时允许有较大的变形，以便合理地吸收一次碰撞时的撞击 能量，使得二次碰撞时，作用于乘员身体上的力和加速度不超过规定的人的忍耐极限。
第6章式轿车三种碰撞形式载荷传递分析
当轿车发生侧面碰撞时，车门将产生向车内运动的趋势。 ➢ 一方面车门框受到的侧向力将通过防撞梁、B柱、顶盖横梁向非撞击侧传递； ➢ 另一方面，门槛梁受到的侧向力通过车身底部的横向结构向另一侧传递。
第6章 车身结构碰撞安全性