汽车碰撞试验与碰撞假人.ppt

汽车碰撞试验及碰撞假人研究 TheResearchonImpactTestandCrashTestDummies 指导教师 FR报告人 lizong学号 PART1汽车碰撞试验 ImpactTest NewCarAssessmentProgram 汽车碰撞试验的分类 NewCarAssessmentProgram NCAP即新车评价程序 NewCarAssessmentProgram 各国的汽车安全法规要求只是一个入门门槛 因此依靠法规限制来促进汽车产业的安全性提高和减少汽车交通事故的伤亡率是远远不够的 为此许多发达国家和地区除了安全法规的强制管理之外都制订了新车评价程序NCAP NCAP通过权威评价 将汽车的综合安全性能以通俗易懂的星级方式表示 为汽车消费者提供市场上热销车型的安全性能评价信息 其中 占很大比重的是针对被动安全技术领域 碰撞安全性等 的评价 而目前发达地区和国家已逐步扩展至主动安全技术领域 NewCarAssessmentProgram 董事会 秘书 处 联合会议 主动安全技术工作组 被动安全技术工作组 媒体组 工业 制造业联席会议 工业 制造业广泛的参与 协作 NewCarAssessmentProgram 目前国内外NCAP试验类型和评价方法 在试验类型方面各国根据自己的国情和本国的交通事故有所不同 美国 全正面碰撞 40 偏置碰撞 侧面碰撞 鞭打 IIHS 儿童约束系统 并增加主动安全的操控稳定性 欧洲 40 偏置碰撞 侧面碰撞 侧面撞柱 鞭打 儿童约束系统 行人保护 日本 全正面碰撞 40 偏置碰撞 侧面碰撞 儿童约束系统 行人保护 并增加主动安全的汽车制动性能 澳大利亚 40 偏置碰撞 侧面碰撞 行人保护 韩国 全正面碰撞 侧面碰撞 鞭打 NewCarAssessmentProgram Euro NCAP 40 偏置碰撞 64km h Euro NCAP 40 偏置碰撞 64km h Euro NCAP 40 偏置碰撞 64km h 的评价指标 头部伤害指数HIC HeadInjuryCriteria 应小于或等于1000 胸部性能指标 ThPC 应小于或等于50mm 颈部张力指标弯矩不超过57N m 小腿压缩力不超过8kN 膝部位移不超过15mm 转向盘竖直向上不超过80mm 向后不超过100mm 在试验过程中 车门不得开启 前门的锁止系统不得发生锁止 碰撞试验后 不使用工具 对于前排座位 若有门 至少有一个门能够打开 将假人从约束系统中解脱 如果发生了锁止 通过在松脱装置上施加不超过60N的压力 该约束系统应能被打开 从车辆中完好地取出假人 在碰撞过程中 燃油供给系统不得发生泄漏 若存在液体连续泄漏 那么 泄漏速率不得超过30g min Euro NCAP 侧面碰撞 50km h Euro NCAP 侧面碰撞 50km h Euro NCAP 侧面碰撞 50km h 的评价指标 头部伤害指数HIC HeadInjuryCriteria 应小于或等于1000 胸部性能指标 肋骨变形指标 RDC 应小于或等于42mm 骨盆性能指标 耻骨结合点力峰值 PSPF 应小于或等于6kN 腹部性能指标 腹部力峰值 APF 应小于或等于2 5kN的内力 在试验过程中车门不得开启 碰撞试验后 不使用工具应能打开足够数量的车门 使乘员能正常进出 必要时可倾斜座椅靠背或座椅 以保证所有乘员能够撤离 将假人从约束系统中解脱出来 将假人从车辆中移出 所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的凸出物或锯齿边 以防止增加伤害乘员的可能性 在不增加乘员受伤危险的情况下 允许出现因永久变形产生的脱落 在碰撞试验后 如果燃油供给系统出现液体连续泄漏 其泄漏速度不得超过30g min Euro NCAP 侧面柱碰撞 29km h Euro NCAP 侧面柱碰撞 29km h Euro NCAP 侧面柱碰撞 29km h 的评价指标 头部伤害指数HIC HeadInjuryCriteria 应小于或等于1000 胸部性能指标 肋骨变形指标 RDC 应小于或等于42mm 骨盆性能指标 耻骨结合点力峰值 PSPF 应小于或等于6kN 腹部性能指标 腹部力峰值 APF 应小于或等于2 5kN的内力 在试验过程中车门不得开启 碰撞试验后 不使用工具应能打开足够数量的车门 使乘员能正常进出 必要时可倾斜座椅靠背或座椅 以保证所有乘员能够撤离 将假人从约束系统中解脱出来 将假人从车辆中移出 所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的凸出物或锯齿边 以防止增加伤害乘员的可能性 在不增加乘员受伤危险的情况下 允许出现因永久变形产生的脱落 在碰撞试验后 如果燃油供给系统出现液体连续泄漏 其泄漏速度不得超过30g min Euro NCAP 鞭打碰撞试验 64km h Euro NCAP 鞭打碰撞试验 64km h Euro NCAP 鞭打碰撞试验 64km h 的评价指标 欧洲NCAP鞭打试验综合了IIWPG和SRA使用的性能参数对座椅进行评价 共7项指标 包括 颈部伤害指数NIC Nkm颈部上剪切力Fx颈部上拉力Fz头部反弹速度头部和头枕接触持续时间T1加速度x方向 由于碰撞的重叠面积较小 主梁并没有充分的承受冲击 大部分的冲击由前围板 悬架及A柱承受 针对这种碰撞模式 是加强前围板和悬架部件强度还是做特殊的吸能设计 则是广大制造商将要解决的问题 Euro NCAP 行人保护试验 Euro NCAP 行人保护试验各部位撞击区域 成人头部 儿童头部 大腿部件 小腿部件 28 Euro NCAP 行人保护试验的评价指标 小腿冲击锤撞击保险杠试验膝关节弯曲角度 15 膝关节剪切位移 6mm 胫骨顶端加速度 150g大腿冲击锤撞击发动机盖前缘试验碰撞力 4kN 弯矩 220Nm成人及儿童头部冲击锤撞击发动机盖碰撞试验头部伤害指标 1000 Euro NCAP 行人保护措施 行人保护保险杠在碰撞到行人腿部时会产生变形从而提高对行人的保护降低对腿的撞击点 远离膝盖部位 或者将力量分散在较长的一段腿上在也将提升对行人的保护 去除发动机盖前缘一些不必要的刚性结构 也可以提升对行人的保护 发动机顶盖需要被作成是弯曲的 顶盖与刚性结构之间保证有足够的间隙对保护头部是非常重要的 行人保护保险杠在碰撞到行人腿部时会产生变形从而提高对行人的保护降低对腿的撞击点 远离膝盖部位 或者将力量分散在较长的一段腿上在也将提升对行人的保护 去除发动机盖前缘一些不必要的刚性结构 也可以提升对行人的保护 发动机顶盖需要被作成是弯曲的 顶盖与刚性结构之间保证有足够的间隙对保护头部是非常重要的 国内开展NCAP的意义 中国是一个汽车生产大国 然而在强制性认证项目中 依据标准进行碰撞实验 根据实验结果只能给出合格 不合格的最低限制评价 其结果是限制无法达到安全性能下限的车型进入市场 而无法为汽车市场提供汽车安全性能的权威评价信息 从欧 美等汽车工业发达国家汽车安全技术的发展历程看 NCAP的实施大大推动了汽车安全技术的发展 政府主管部门或权威认证机构通过向消费者提供新车型安全性能评级信息 使具有更高安全性能的车型赢的市场 从而激发了企业的汽车安全性能的激烈竞争 使之成为汽车安全技术创新研发的动力 汽车安全法规仅仅规定了汽车安全性能的最低要求 到汽车技术发展到一定程度就失去了对技术发展的推动力 NCAP的实施才真正是汽车的安全性能成为汽车的买点 综上所述 引入汽车安全自愿认证体系 NCAP 势在必行 关键是如何开展 更有利于能正确评价出汽车安全性能 更有利于我国汽车安全技术的发展 更有利于我国汽车走出过门 走向世界 PART2碰撞试验假人 CrashTestDummies 碰撞试验假人 碰撞试验假人的分类 碰撞试验假人 成人假人 儿童假人 第95百分位假人第50百分位假人第5百分位假人 6月假人一岁假人三岁假人六岁假人十岁假人 成人假人 儿童假人 Hybrid 第50百分位男性试验假人 结构特点 a 一个似人的铸铝头盖骨和一块头盖骨盖具有乙烯树脂皮肤 头盖骨盖可取下来 以便安装头部测量仪器 b 在动态弯曲 向前弯 和拉伸 向后弯 时 橡胶和铝间隔制成的颈部相对力矩的响应具有似人的转角 c 用通过颈部轴线的钢索限制其伸长量 控制响应并提高其耐久性 d 2块铝制锁骨和锁骨链环组6件具有铸成整体的肩胛骨 以便同肩带相互作用 e 带有聚合物基阻尼材料的6根弹簧钢肋骨有接近人胸的力 变形特性 从解剖学上讲 每个肋骨包括左右肋骨 肋骨前方断开 后面固定到胸脊柱上 同时 肋骨前方用胸骨部件连接 胸骨部件装有用于安装胸腔变形传感器的滑块 以测量肋骨笼子相对脊柱的变形 f 膝盖滑动机构为钢制滑块 它装有安置在铝膝盖罩内的压铸成型的吸能橡胶件 因此允许胫骨相对大腿骨 股骨 移动 模拟韧带损伤 其中还有装变形传感器的地方 g 向前弯曲的橡胶腰脊柱具有似人的坐着的懒散姿态 h 钢管小腿部件被乙烯树脂泡沫和乙烯树脂皮肤包容 小腿下部可同装备仪器的变形结构互换 i 摩擦系数的活动铰无需调节 且装有粘性弯曲和拉伸关节 Hybrid 第50百分位男性试验假人 主要的测量仪器 头 胸部装3个单轴向 或1个3轴向 加速度传感器 胸部位移传感器 2个单轴向大腿载荷传感器 任选的传感器有 a 3或6轴向颈传感器 b 6轴向颈下部传感器 c 胸腔载荷传感器 d 5轴向胸脊柱载荷传感器 e 3轴向腰椎传感器 f 3个单轴向 或一个3轴向 骨盆加速度传感器 g 下沉指示器骨盆装有6个加载螺柱 h 3轴向大腿上部力载荷传感器 i 6轴向大腿力载荷传感器 胫骨大腿骨位移传感器 j 小腿装备的仪器有 膝盖U形载荷传感器 2Z轴向 颈骨上部传感器 2轴向 胫骨下部传感器 3轴向 Hybrid 第50百分位男性试验假人 标定试验分类 头冲击试验 标定试验 胸部冲击试验 颈部弯曲试验 膝盖冲击试验 颈部伸长试验 膝盖剪切试验 碰撞试验中假人运动及伤害分析 碰撞试验中假人头部受力分析 正面碰撞 对于50百分位Hybrid 型碰撞试验假人 头部所受的内力完全由颈部传递 因此 对于头部受力情况 存在如下关系式 由牛顿第二定律 碰撞试验中假人运动及伤害分析 碰撞试验中假人头部运动过程分析 正面碰撞 在碰撞开始前 假人与车身有着相同的运动速度 碰撞开始后 车身受到来自壁障的阻力 开始做减速运动 车身产生变形 此时假人头部与车身开始产生相对运动 当相对运动达到一定程度时 安全带开始起作用 通过约束假人的骨盆及胸部 对头部的运动起到了限制作用 但是由于肩带有比较大的拉伸量 胸部会出现前扑现象 而受胸部的带动以及自身的惯性 头部仍将继续向前运动 在此过程中 由于受到运动空间的限制 头部将与安全气囊或转向盘发生接触 与车身的相对运动速度迅速减小 并在速度归零后回弹 碰撞试验中假人运动及伤害分析 碰撞过程中假人头部及颈部加速度曲线 头部X向加速度曲线 颈部Fx曲线 颈部Fz曲线 碰撞假人的有限元建模 由于假人系统造价十分昂贵 结构复杂 加之碰撞试验为破坏性试验 碰撞过程以ms计 试验数据的采集比较困难且伴有失真的现象 而随着计算机硬软件技术的飞速发展 采用计算机模拟技术来模拟汽车驾驶员 乘客已成为可能 它虽不能完全取代实际的碰撞试验 但人们可以根据模拟试验的结果更好地安排实际试验