(仅供参考)行人保护知识培训

行人保护知识培训
CAE部碰撞分析科
部门：CAE部
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目录
一、行人保护开发背景
二、法规介绍
三、FEM模型建立标准
四、设计改进思路
五、最新技术
六、总结
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一、行人保护开发背景
在目前阶段，对行人保护进行明确强制法律要求的体系主要有欧盟和日本两个。

最有代表性的是欧盟指令2003/102/EC，共分两个阶段，主要针对最大质量不超过2.5t的M1类车及最大质量不超过2.5t的M1衍生N1的任何机动车辆，未来可能扩展的3.5t的最大质量。

除欧盟范围外瑞士和以色列作为典型的车辆进口国均决定采用当前的欧盟法规。

日本的TRIAS 63-2004只做了第一阶段的正式规定。

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同时，北美（加拿大和美国）和韩国都积极参与了全球技术法规GTR的开发，目前被动安全专家组GRSP正在讨论该GTR，目标是在2010到2012年开始实施这些技术内容。

日本宣称未来将优先应用全球技术法规GTR，只有当GTR出现问题时，日本才会开发自己的腿部测试，可能会使用自己的测试对象。

欧盟在第2阶段中也可能采纳GTR法规。

正是由于这些强制性法规的实施，因此主机厂在产品开发设计的过程中也必须考虑相应设计对策。

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二、法规介绍
鉴于日本TRIAS 63-2004的约束范围只限
于日本，而EC指令第二阶段也并没最终定
稿，因此，法规介绍主要以欧盟指令
2003/102/EC的第一阶段为主。

EC指令的第1阶段时间为2005.10.1至2012.12.1，第2阶段时间为2010.9.1至2015.9.1，但第2阶段讨论稿若能尽早通过，则最早可能在2008年中开始生效。

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测试区域的划分
在EC指令中，需测量参照线包括1000mm、1500mm、2100mm三条包洛参照线，前、后发动机罩参照线，发动机罩侧参照线，保险杠上、下参照线，保险杠角边界线等确定测试区域。

保险杠为腿部测试区域，发动机罩为大腿及儿童/未成年人头模测试区域，风挡玻璃为成人头模的测试区域。

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测试区域的划分
确定前保险杠上参照线
确定前保险杠下参照线
测试区域的划分
将上述三条线确定的保险杠区域三等
分，得到保险杠测试区域。

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测试区域的划分
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测试区域的划分
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测试区域的划分
确定机舱盖边界线
确定机舱盖侧边界线
测试区域的划分
“发动机罩后参照线”
指一个球体和正面上Array表面之间最靠后接触
点所形成的几何轨
迹。

将上述球体置于
发动机罩和挡风玻璃
之间的区域，使其保
持与挡风玻璃和发动
机罩接触，并横向滚
过正面上表面（见右
图）。

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测试区域的划分
测试区域的划分
发动机罩连接区域模板
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测试区域的划分
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测试区域的划分
拐角点的确定
确定机舱盖环绕线
测试区域的划分
挡风玻璃后参照线
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小腿的撞击测试
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小腿的撞击测试
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大腿与保险杠的撞击测试
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大腿与发动机罩前沿的撞击测试
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大腿与发动机罩前沿的撞击测试
儿童/未成年人头部与发动机罩顶面的撞击测试（第一阶段）
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儿童/未成年人头部与发动机罩顶面的撞击测试（第一阶段）
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儿童/未成年人头部与发动机罩顶面的撞击测试
（第一阶段）
儿童/未成年人头部与发动机罩顶面的撞击测试（第一阶段）
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成人头模与挡风玻璃的撞击测试（第一阶段）
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成人头模与挡风玻璃的撞击测试（第一阶段）
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成人头模与挡风玻璃的撞击测试（第一阶段）
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一、二阶段对比
儿童和成人头模与发动机顶面的撞击测试（第二阶段）
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儿童头部撞击测试
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成人头部撞击测试
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成人头部撞击测试
一、二阶段对比（小腿与保险杠的撞击测试）
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一、二阶段对比（大腿与保险杠的撞击测试）
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一、二阶段对比（头部与机舱盖的撞击测试）
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一、二阶段对比（大腿与机舱盖前沿的撞击测试）
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1000
4.8Kg
35Km/h
挡风玻璃的成人头部模型
头部性能指标（HPC）
510Nm
5.0KN
40Km/h 机罩前缘的上腿部模型
试验冲击器上的弯矩最大值
冲击力与时间相关的即时之和最大值
2000
1000
3.5Kg
35Km/h 机罩顶的儿童/少年头部模型头部性能指标其余1/3 机罩试验区域
头部性能指标（HPC）在2/3 机罩试验区域
510Nm 7.5KN
40Km/h
保险杠的上腿部模型
试验冲击器上的弯矩最大值
冲击力与时间相关的即时之和最大值
200g
6mm
21度
40Km/h
保险杠下腿部模型
胫骨上端测得的加速度
最大动态膝盖剪切位移
最大动态膝盖弯曲角
质量
碰撞速度第一阶段
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1000
4.8Kg
40Km/h
机罩顶成人头部模型
头部性能指标（HPC）
300Nm
5.0KN
40Km/h
机罩前缘的上腿部模型
试验冲击器上的弯矩最大值
冲击力与时间相关的即时之和最大值
1000
2.5Kg
40Km/h
机罩顶的儿童头部模型
头部性能指标（HPC）整个机罩试验区域
300Nm
5KN
40Km/h
保险杠的上腿部模型
试验冲击器上的弯矩最大值
冲击力与时间相关的即时之和最大值
150g
6mm 15度40Km/h
保险杠下腿部模型
胫骨上端测得的加速度
最大动态膝盖剪切位移最大动态膝盖弯曲角
质量
碰撞速度第二阶段
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三、FEM 模型建立标准
单元长宽比小于1：5
四边形内角大于40度小于130度三角形内角大于30度小于120度
雅各比大于0.6
最小单元长度大于5mm。

最大单元长度小于15mm
单元长度：金属材料7-10mm,非金属材料5-7mm
三角形占全部单元比例:
整个模型最好小于5%,对单个零件最多可到30%（小零件）。

单元翘曲角：不大于12度
整车
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四、设计改进思路
行人保护主要要遵循下面的原则：
1.要有足够的变形区，以便碰撞器或行人产生的动能能被吸收掉。

2.要使车辆变形区的结构更加柔顺，从而可以产生必要的变形。

在开发行人保护装置时，有必要经常检测是否满足其他的影响车辆的因素和要求，其中包括：
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低速保险等级试验（柔顺的前部设计可能导致较大的损坏，从而产生较高的修理费用）ODB碰撞（铰链的完整性）
机盖刚度（弯曲度）
机盖耐冲击性
机盖碰撞耐久性
机盖空气动力载荷下的震动
机盖铰链刚度（侧面刚度、机盖开启和空气弹簧载荷）
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机盖限止器支架刚度/强度
挡泥板支架刚度/强度
挡泥板刚度
车辆开发总是需要优化和平衡各种要求以开发最好的车辆。

然而，这种平衡对于满足行人保护法规的车辆更为困难。

下图为设计参考图：
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五、最新技术
抛开整车结构设计改动的局限性，欧宝等车型采用了爆破系统在碰撞瞬间抬升发动机罩以减少对行人的伤害，还有一些汽车设计厂家考虑采用车外的整体式外部安全气囊，主要是保险杠及机舱盖前部的气囊，挡风玻璃和机舱盖的气囊。

这些技术目前主要掌握在
Autoliv,TRW及Takata三家公司手中。

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