汽车碰撞与变形

1、汽车碰撞受力分析汽车碰撞受力分析汽车工程系汽车工程系耿铁军耿铁军2012年年4月月汽车碰撞概述p汽车车身要设计得能经受住正常驾驶中的振动，又能在碰撞汽车车身要设计得能经受住正常驾驶中的振动，又能在碰撞中给乘员提供安全。中给乘员提供安全。p汽车车身设计人员正努力研究以使汽车车身更好地减弱并吸汽车车身设计人员正努力研究以使汽车车身更好地减弱并吸收剧烈碰撞时的能量，并使其对乘员的影响减至最小。收剧烈碰撞时的能量，并使其对乘员的影响减至最小。p当汽车以当汽车以50km/h的速度撞上障碍物时，发动机室的长度在的速度撞上障碍物时，发动机室的长度在被压缩被压缩30%40%的情况下，但乘坐室的长度仅被压缩的情

2、况下，但乘坐室的长度仅被压缩1%2%。 汽车碰撞情况的确定 p汽车碰撞时的力及受损程度，取决于事故发生时的状况。汽车碰撞时的力及受损程度，取决于事故发生时的状况。即通过了解碰撞的过程，能够部分地确定出汽车损伤。保即通过了解碰撞的过程，能够部分地确定出汽车损伤。保险查勘人员应明确以下几项内容：险查勘人员应明确以下几项内容：p被碰撞汽车的尺寸、构造、方位。被碰撞汽车的尺寸、构造、方位。p碰撞时汽车的车速。碰撞时汽车的车速。p碰撞时汽车的角度和方向。碰撞时汽车的角度和方向。p碰撞时汽车上乘员人数及他们的位置。碰撞时汽车上乘员人数及他们的位置。 驾驶员反应与汽车受损的关系p 碰撞发生前驾驶员会有预先反

3、应，某些类型的撞伤大多碰撞发生前驾驶员会有预先反应，某些类型的撞伤大多总以一定的形式和次序发生。总以一定的形式和次序发生。p 如果驾驶员的第一反应是要绕离危险区，汽车的边缘会如果驾驶员的第一反应是要绕离危险区，汽车的边缘会被蹭伤，并引起左、右弯曲损伤。被蹭伤，并引起左、右弯曲损伤。p 如果驾驶员的反应是猛踏刹车踏板，损伤的范围就会是如果驾驶员的反应是猛踏刹车踏板，损伤的范围就会是汽车的前部。汽车的前部。 碰撞点与汽车受损的关系p 碰撞点在汽车前端较高部碰撞点在汽车前端较高部位，就会引起车壳和车顶后位，就会引起车壳和车顶后移及后部下沉。移及后部下沉。p 碰撞点在汽车前端下方，碰撞点在汽车前端下方

4、，车身惯性就会引起汽车后部车身惯性就会引起汽车后部向上变形，使车顶被迫上移向上变形，使车顶被迫上移，在车门的前上方与上顶缝，在车门的前上方与上顶缝之间形成一个极大的开裂口之间形成一个极大的开裂口。 碰撞对象与汽车受损的关系p 相同汽车以相同运动状态撞击相同汽车以相同运动状态撞击不同的对象，撞击结果有较大不同的对象，撞击结果有较大的差异。的差异。p如果撞上墙壁，其碰撞面积较如果撞上墙壁，其碰撞面积较大而损伤较轻。大而损伤较轻。p 如果撞上电线杆后，其碰撞面如果撞上电线杆后，其碰撞面积较小而创伤较严重积较小而创伤较严重 。 引起碰撞损伤的力的组成p力的三个要素是大小、方向和作用点。力的三个要素是大

5、小、方向和作用点。p有汽车本身单独碰到固定物的；有两运动汽车相互撞击有汽车本身单独碰到固定物的；有两运动汽车相互撞击的；还有两运动汽车相撞后，又撞向固定物体的，后两的；还有两运动汽车相撞后，又撞向固定物体的，后两种常称为两重、三重碰撞。种常称为两重、三重碰撞。p 处理事故的时候，也必须把握住车辆发生碰撞时遭受外处理事故的时候，也必须把握住车辆发生碰撞时遭受外力的数量、顺序。力的数量、顺序。p检查损伤时必须注意以下事项：力的方向；力的大检查损伤时必须注意以下事项：力的方向；力的大小；力的作用点；外力的数量；外力的顺序。小；力的作用点；外力的数量；外力的顺序。 磁撞力大小的决定因素p汽车质量汽车质

6、量 汽车质量越大，则惯性力越大，在同等条件下的碰汽车质量越大，则惯性力越大，在同等条件下的碰撞冲击力也就越大。撞冲击力也就越大。p汽车行驶速度汽车行驶速度 汽车行驶速度越快，则碰撞时的碰撞力也就越大。汽车行驶速度越快，则碰撞时的碰撞力也就越大。p碰撞情况碰撞情况 在同等条件下，相对方向行驶的汽车在碰撞，碰撞在同等条件下，相对方向行驶的汽车在碰撞，碰撞力最大；与固定障碍物相碰撞时次之；与同方向行驶的力最大；与固定障碍物相碰撞时次之；与同方向行驶的汽车相碰撞汽车相碰撞(尾追相撞尾追相撞)时，则碰撞力最小。时，则碰撞力最小。撞击力的分解应力集中 p物体受拉伸、压缩等外力作用时，在物体断面上的任一物体

7、受拉伸、压缩等外力作用时，在物体断面上的任一处，都发生一样的应力。但是若断面的某处有急剧的变处，都发生一样的应力。但是若断面的某处有急剧的变化时，则发生的应力不一样。化时，则发生的应力不一样。p在板的两边中部开半圆或在板中央开一圆孔，当端受到在板的两边中部开半圆或在板中央开一圆孔，当端受到同样大小的拉伸力时，应力的分布情形不同。同样大小的拉伸力时，应力的分布情形不同。p在中央最小断的面处不规则的应力分布情形，在此处发在中央最小断的面处不规则的应力分布情形，在此处发生最大的应力。像这样在物体某一部分产生异常大的应生最大的应力。像这样在物体某一部分产生异常大的应力，称为力，称为“应力集中应力集中”

8、。冲击力的波延 p冲击力的作用点、大小和方向，波延力所经过路线上的冲击力的作用点、大小和方向，波延力所经过路线上的材质、断面形状、车身组合处的构造，波延方向的改变材质、断面形状、车身组合处的构造，波延方向的改变等，是影响损伤变形的重要因素。等，是影响损伤变形的重要因素。p图中车辆前后部分图中车辆前后部分受碰撞时，一般冲受碰撞时，一般冲击力的波延途径，击力的波延途径，用圆圈圈住的部位用圆圈圈住的部位是表示在波延途径是表示在波延途径上，大量吸收冲击上，大量吸收冲击力的车身部位。力的车身部位。 惯性力引起的车身损伤 p惯性损伤是指车辆发生碰撞时，在惯性力的作用下而导致的惯性损伤是指车辆发生碰撞时，在

9、惯性力的作用下而导致的损伤。损伤。p损伤的形态有：车辆其他总成与车身的结合部承受的惯性载损伤的形态有：车辆其他总成与车身的结合部承受的惯性载荷超过其承受极限时的破坏。荷超过其承受极限时的破坏。p在惯性作用下，人或货物被抛起与车身部件发生二次碰撞造在惯性作用下，人或货物被抛起与车身部件发生二次碰撞造成车身损坏和人员伤害。成车身损坏和人员伤害。p惯性损伤的特征是，撞伤、拉断或撕裂、局部弯曲变形等。惯性损伤的特征是，撞伤、拉断或撕裂、局部弯曲变形等。p如碰撞发生后，在惯性的作用下，人体脱离座位头部撞在前如碰撞发生后，在惯性的作用下，人体脱离座位头部撞在前挡风玻璃上造成损伤。挡风玻璃上造成损伤。p遭到

10、追尾时，成员遭受颈椎损伤。遭到追尾时，成员遭受颈椎损伤。汽车损伤形式及变形倾向汽车损伤形式及变形倾向车身损伤的形式 p直接损伤：直接损伤：车辆直接与其他车辆或物体发生碰撞而导致车车辆直接与其他车辆或物体发生碰撞而导致车身的损坏。直接损伤的特征是，两车体接触时在着力点形身的损坏。直接损伤的特征是，两车体接触时在着力点形成的擦伤、撞痕、撕裂状伤痕。成的擦伤、撞痕、撕裂状伤痕。p波及损伤：波及损伤：指碰撞冲击力作用于车身上并分解后，其分力指碰撞冲击力作用于车身上并分解后，其分力在通过车身构件过程中所形成的损伤。根据力的可传性，在通过车身构件过程中所形成的损伤。根据力的可传性，碰撞形成的冲击力在分解、

11、传播、转移的过程中，可以很碰撞形成的冲击力在分解、传播、转移的过程中，可以很容易地通过强度、刚度高的构件，当传到强度、刚度相对容易地通过强度、刚度高的构件，当传到强度、刚度相对较弱的构件时，就会造成车身不同程度的损伤，在这些相较弱的构件时，就会造成车身不同程度的损伤，在这些相对薄弱的构件上形成以弯曲、扭曲、剪切、折叠为主要形对薄弱的构件上形成以弯曲、扭曲、剪切、折叠为主要形态的损坏。态的损坏。车身损伤的形式 车身损伤的形式 车身损伤的形式 车身损伤的形式 p诱发性损伤：诱发性损伤：一个或一部分车身构件发生了损坏或变形后一个或一部分车身构件发生了损坏或变形后，同时引起与其相邻或有装配关系的构件的

12、变形及损坏。，同时引起与其相邻或有装配关系的构件的变形及损坏。与波及损伤的区别在于，这些构件并不承受冲击载荷或承与波及损伤的区别在于，这些构件并不承受冲击载荷或承受冲击载荷很少，主要是受到关联件的挤压和拉伸导致的受冲击载荷很少，主要是受到关联件的挤压和拉伸导致的诱发性损坏。损坏特征为弯曲、折断、扭曲。诱发性损坏。损坏特征为弯曲、折断、扭曲。p惯性损伤：惯性损伤：车辆发生碰撞时，在惯性力的作用下而导致的车辆发生碰撞时，在惯性力的作用下而导致的损伤。损伤的形态有：车辆其他总成与车身的结合部承受损伤。损伤的形态有：车辆其他总成与车身的结合部承受的惯性载荷超过其承受极限时的破坏。在惯性作用下，人的惯性

13、载荷超过其承受极限时的破坏。在惯性作用下，人或货物被抛起与车身部件发生二次碰撞造成车身损坏和人或货物被抛起与车身部件发生二次碰撞造成车身损坏和人员伤害。惯性损伤的特征是，撞伤、拉断或撕裂、局部弯员伤害。惯性损伤的特征是，撞伤、拉断或撕裂、局部弯曲变形等。曲变形等。 碰撞对非承载式车身损伤碰撞对非承载式车身损伤碰撞对非承载式车身损伤左左右右弯弯曲曲变变形形碰撞对非承载式车身损伤碰撞对非承载式车身损伤上上下下弯弯曲曲变变形形碰撞对非承载式车身损伤上上下下弯弯曲曲变变形形碰撞对非承载式车身损伤碰撞对非承载式车身损伤断断裂裂损损伤伤碰撞对非承载式车身损伤碰撞对非承载式车身损伤菱菱形形损损伤伤碰撞对非承

14、载式车身损伤碰撞对非承载式车身损伤扭扭转转变变形形碰撞对承载式车身损伤p承载式车身由于没有车架，车身壳体由薄板类构件焊装起承载式车身由于没有车架，车身壳体由薄板类构件焊装起来，直接承受各方向的作用力。与车架相比刚性较低，因来，直接承受各方向的作用力。与车架相比刚性较低，因此，碰撞事故发生时，对整体变形的影响都比较大。碰撞此，碰撞事故发生时，对整体变形的影响都比较大。碰撞冲击波作用于各构件，并在传递过程中被不断地吸收、衰冲击波作用于各构件，并在传递过程中被不断地吸收、衰减，最终在各部位以变形体现出来减，最终在各部位以变形体现出来 。碰撞对承载式车身损伤碰撞对承载式车身损伤前端碰撞对承载式车身损伤前端碰撞对承载式车身损伤前端碰撞对承载式车身损伤前端碰撞对承载式车身损伤前端碰