汽車碰撞模擬和乘員保護

隨著汽車科技的日益發展,人們對汽車性能的要求和期望正不斷的變成現實,一輛高性能的汽車,是舒適性和安全性的完美結合。
  舒適性在汽車性能上主要表現在震動小、噪聲低、良好的操縱性等方面,不同級別、不同價格的汽車有時相差很大。相比之下,安全性則顯得更為重要,無論是經濟性轎車還是高級轎車,新車型在投放市場前都必須符合國家的安全標準,可以說,安全性是汽車最基本的要素。
  汽車安全性有主動安全性和被動安全性之分,汽車碰撞和乘員保護屬于汽車的被動安全性范疇。
汽車碰撞安全標準中包含五個方面的內容,即:前撞,后撞,側撞,頂部壓垮(Roof crash)和側門強度(Side door strength)。
  汽車碰撞是一個高成本的試驗項目,而由于試驗結果不符合要求重新對設計進行修改耗費的時間和成本更是無法估算。計算機硬件和軟件的發展,為汽車碰撞的計算機仿真模擬提供了條件。汽車碰撞的計算機仿真模擬,一般采用顯式非線性動態分析軟件(如DYNA-3D)。
  碰撞仿真模擬要做到與試驗結果的完全吻合,是一項非常艱巨的工作。為了使分析模型與試驗樣車保持一致,除了白車身之外,汽車的許多系統都應包括在內。
  汽車正面 碰撞模擬分析分為帶乘員約束系統和不帶乘員約束系統兩種方法,碰撞分析中汽車結構模型應包括:完整的白車身,包括前后風窗;保險杠系統,包括低速吸能系統;前門(帶玻璃);發動機、傳動系統和固定零部件;排放系統;前懸掛系統;空調和散熱器;轉向系統;儀表板固定梁;輪胎模型等。乘員約束系統包括駕駛員座椅系統,假人模型、安全帶、安全氣囊等,假人模型必須經過標定。
  在不帶乘員約束系統結構碰撞方案中,考核的目標主要是轉向系統的運動(主要是指方向盤的上下、前后和左右運動位移)、腳踏板的前移量和后門檻梁(ROCKER)的速度曲線。
乘員損傷評估必須在帶乘員約束系統的模型中實現,乘員損傷評估標準主要包括頭部和胸部的加速度,腳踏板的前移量用來評價膝蓋的損傷。一輛設計優良的汽車,在乘員保護方面必須達到安全標準。
  汽車安全標準也在不斷地更新,要求在不斷地提高,乘用車乘員碰撞保護標準(FMVSS 208)規定的前撞速度是48公里/小時,由于這個標準不能完全有效保護乘員的安全,所以又出臺了另一個標準即NHTSA的新車評估程序(NCAP)試驗,它規定的前撞速度是56公里/小時。
  乘員保護的研究任重而道遠,現在的安全標準只能達到在最高時速為56公里時乘員不受傷或受輕傷的要求,對于時速80公里以上的高速碰撞,目前的安全標準是遠遠不能滿足要求的,除了在主動安全性方面做更多的工作之外,乘員保護的研究還應投入更多的精力。
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