碰撞試驗的案例
『轉貼』汽車碰撞試驗中的幾個問題
一、汽車碰撞實驗數據的有效性
實際發生的汽車碰撞形式是多種多樣的，碰撞時的速度、碰撞的角度、碰撞的部位、碰撞時車內的質量分布情況等等都是千差萬別的。汽車碰撞試驗不可能精確再現這些情況，汽車的碰撞試驗又是破壞性試驗，耗資不菲，所以只能選擇一些有代表性的試驗條件進行試驗。這樣，汽車碰撞試驗的結果就只能是參考值，而不是絕對值。
二、汽車碰撞實驗的權威性
為了保證汽車產品的質量，很多國家用法規形式對汽車碰撞安全性作出強制性要求，如美國的聯邦機動車安全法規FMVSS，歐洲法規ECE/EEC。我國也制定了相關規則。在這些法規中規定了與安全有關的部件的性能要求，汽車碰撞試驗是其中的重要內容。在汽車產品的安全性能評定中，汽車碰撞試驗數據的權威性是無庸置疑的。
三、汽車碰撞試驗的種類
汽車碰撞試驗分為兩大類，模擬試驗驗和實車試驗。從降低成本，方便對某專項進行重復性試驗，人為改變實驗環境等等需要出發，往往采用模擬試驗驗方法。例如臺車、臺架試驗，就是在試驗臺上模擬汽車碰撞事故來進行試驗的。
而實車碰撞是用真實汽車整體進行碰撞，這種試驗方法能真實反映汽車碰撞的綜合指標，是模擬試驗不能取代的。實車碰撞有很多種方式，例如：
固定壁碰撞試驗：將試驗用汽車加速到一定的速度，然后用與固定壁（寬不小于3米，高不小于1.5米）垂直的或成一定角度的方向進行碰撞。
移動壁碰撞試驗：在平臺車上裝載可移動的壁，激素到一定速度后撞擊靜止狀態下的被試驗汽車。常用于側面撞擊和尾部撞擊。
兩車相撞：兩臺試驗車正面、側面、后面相撞。
翻車試驗：有下落試驗（主要用于檢驗車頂、車身的強度）和平臺翻車試驗。
在汽車安全法規中，對各種試驗的條件和指標都做了詳細的規定。
展開 碰撞試驗傳感器大揭秘
道路上的交通事故千奇百怪，為了給乘員提供更好的保護需要我們做碰撞試驗來模擬道路上的事故，但是在碰撞試驗過程中，我們又是通過哪些傳感器來記錄各種各樣的信號呢？
一、傳感器的重要性
眾所周知，整車碰撞試驗只有短短的200ms時間，而傳感器就是要在這短短 200ms的過程中記錄下我們所關心的車身各種信號的工具。傳感器對碰撞試驗的重要性有如神經系統對人類的不可或缺性。
二、整車碰撞試驗傳感器類型
整車碰撞試驗過程中常用的傳感器類型有：加速度傳感器，安全帶力傳感器，安全帶拉出量傳感器，電流鉗，接觸斷開傳感器。
加速度傳感器安裝在碰撞車的各個位置，采集碰撞過程中的加速度。采集到的數據通過濾波，可以用來驗證仿真模型的車身各位置變形的正確性。
加速度傳感器類型有壓電式，壓阻式等，試驗用加速度傳感器為壓阻式，激勵電壓為10V，傳感器測量范圍為±2000g。由于壓電式加速度傳感器測得的加速度信號不適合積分成速度和位移，而壓阻式加速度傳感器更適用于測量低頻到中頻的數據測量，所以碰撞試驗主要用壓阻式傳感器。壓阻式傳感器有帶阻尼和不帶阻尼兩種，在使用過程中需根據傳感器所安裝的具體位置來決定是否采用帶阻尼的傳感器以避免共振。加速度傳感器的安裝方式主要有：雙面膠、AB膠、螺絲鉆孔安裝。
安全帶傳感器有安全帶力傳感器和安全帶位移傳感器，其作用分別是：測量試驗過程中的安全帶力和安全帶拉出量。
展開 人_車碰撞時行人頭部撞擊特點及其試驗評價方法研究
介紹了ＥＥＶＣ法規提出的頭部模塊碰撞試驗評價方法，并指出了其對平頭微型車無法進行評價。通過建立行人與轎車及平頭微型車的碰撞仿真模型，分析了這兩種車型在與行人碰撞時的運動特性差異，得到了行人與平頭微型車碰撞時的頭部撞擊特點。根據行人頭部碰撞安全性評價需要，提出了結合事故統計分析及計算機仿真分析的行人頭部安全性評價方法
人_車碰撞時行人頭部撞擊特點及其試驗評價方法研究.pdf
40%重疊量or25%重疊量偏置碰更有說服力？
上述帕薩特第一次碰撞試驗便是按照《C-IASI管理辦法（2018年版）》完成的。
中保研C-IASI共由四部分組成，其中“耐撞性與維修經濟性指數”是保險公司所最關心的，如在低速（15~16km/h）碰撞試驗中安全氣囊發生起爆現象則會評為較差（P），因為這樣既可能為乘員帶來更大傷害，同時還會大大增加維修成本。而最受消費者關心的要數“車內乘員安全指數”，由“正面25%偏置碰撞”、“側面碰撞”、“車頂強度”和“座椅/頭枕”四部分試驗評價綜合給出。
相比中保研C-IASI而言，中汽研C-NCAP則不考慮經濟性指數，而關注于“乘員保護”、“行人保護”和“主動安全”三部分，并有燃料消耗量試驗可作為附加項目。其中最為消費者關心的“乘員保護”也由四部分組成，分別為“正面 100%重疊剛性壁障碰撞試驗”、“正面 40%重疊可變形壁障碰撞試驗”、“可變形移動壁障側面碰撞試驗”和“低速后碰撞頸部保護試驗（鞭打試驗）
接下來終于可以進入正題了，為什么C-IASI和C-NCAP在偏置碰撞試驗時采用了兩種不同工況呢？美國IIHS在推出正面25%小區域重疊碰撞試驗之前，曾對很多事故進行了研究。在實際正面碰撞事故中所占比例最高的是正面40%重疊碰撞，所占比例為24%；而還有一種比較常見的是正面小區域重疊碰撞，這類事故所占比例之和也是24%。而當小區域重疊碰撞發生時，往往會錯開車輛頭部的縱梁碰撞緩沖區，因此這類事故結果也比較慘烈。
CIDAS（中國交通事故深度調查）數據顯示，在 4586起乘用車事故案例中，前部損壞的乘用車占事故總數的59%。而CIDAS數據庫顯示在乘用車前部碰撞事故中，小重疊、中等重疊和完全重疊，占比分別為24.4%、49.6%和26.0%。
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《汽車碰撞與安全》
【基本信息】 ISBN：7302041873 184 尺寸：大32開 印張：6.125 印次：1 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書由清華大學汽車碰撞試驗室編著。該試驗室已完成了50輛整車和300多次模擬碰撞試驗，其范圍覆蓋了眾多的國產轎車、吉普車和面包車，積累了豐富的第一手汽車碰撞的試驗經驗。本書主要闡述汽車被動安全性研究與汽車碰撞試驗的一整套技術，內容新穎、實用，圖文并茂。全書共5章，第1章分析汽車交通事故；第 2章對比、綜述各國汽車碰撞安全法規；第3章介紹了整套撞車試驗方法；第4章專門論述乘員保護；第5章展示模擬計算技術在被動安全性研究的最新應用實例。本書適合作為汽車相關專業的教材，各汽車廠家、研究機構的技術參考資料，也是愛車一族增強對汽車安全性能了解的必備指南。
展開 《汽車碰撞安全技術 》
前言
第1章 緒論
1.1 汽車安全問題
1.2 汽車碰撞事故分類及特征
1.3 汽車碰撞事故中的人體損傷機理
1.4 汽車碰撞安全法規
1.5 碰撞安全措施
1.6 碰撞安全性設計與分析方法
第2章 汽車碰撞安全法規
2.1 概述
2.2 國外主要碰撞安全法規
2.3 我國碰撞安全法規
第3章 汽車碰撞安全性設計與改進的基本方法
3.1 概述
3.2 經驗法和試驗法
3.3 數學分析法
3.4 汽車碰撞安全性設計
3.5 碰撞吸能結構的設計
第4章 汽車碰撞過程計算機仿真基本理論與方法
4.1 概述
4.2 基本力學模型與方程
4.3 顯式有限元理論與方法
4.4 薄殼理論與單元
4.5 彈塑性材料應力-應變關系及計算
4.6 接觸界面的處理方法
第5章 汽車碰撞過程計算機仿真建模與應用
5.1 概述
5.2 汽車零部件建模技術與要點
5.3 整車建模技術與要點
5.4 零部件碰撞仿真的應用實例
5.5 整車碰撞仿真的應用實例
第6章 汽車乘員保護系統
6.1 概述
6.2 安全帶系統
6.3 安全氣囊系統
6.4 座椅系統
6.5 轉向系統
6.6 儀表板設計
第7章 汽車碰撞試驗技術與應用
7.1 概述
7.2 機械儲能式汽車碰撞試驗系統
7.3 臺車碰撞的試驗技術
7.4 實車碰撞的試驗技術
7.5 汽車碰撞試驗系統的數據
7.6 工程應用的實例
參考文獻
展開 汽車側面碰撞試驗B柱耐撞性能優化及輕量化設計
摘要：為提高汽車碰撞后側面的安全性，對汽車B柱進行耐撞性能優化及輕量化設計。利用Hypermesh軟件劃分車輛網格，建立汽車有限元模型。采用LS-DYNA軟件分析優化結果，通過B柱加強版進行總成集合化處理，從而實現B柱加強板總成屬性轉移。采用CAE軟件進行仿真實驗，確定2k因子對性能造成影響的關鍵與非關鍵因素,通過B柱熱成型優化設計提高車輛輕量化效果。實驗結果表明：應用該方法優化后，車輛B柱輕量化比基礎模型升高了15.4%，車輛整體質量減輕了19%以上。通過對汽車側面碰撞試驗B柱進行耐撞性能實驗，可知汽車B柱幾乎沒有發生變形，車廂內假人胸腔未出現損傷。
關鍵詞：側面碰撞；B柱；耐撞性；輕量化；優化；CAE分析
隨著經濟快速發展，汽車已經成為人們日常生活的主要交通工具[1-2]。伴隨著市場需求與相關法規對汽車碰撞安全性能要求逐年提升，車身質量隨之增加。
汽車的側面位置是整車中最薄弱的部分，其可以分散沖擊力的部件極少，一旦發生碰撞，將給乘坐人員生命安全造成極大的威脅。門檻梁總成與A柱、B柱、C柱、前門及后門是轎車側圍的主要部件，其中B柱作為車身側面主要承力部件，在汽車發生側面碰撞時，不但要承受巨大的沖擊力還需要給車門與車欄等部件提供支撐[3-4]。同時，影響乘坐人員安全性的關鍵指標是B柱的入侵速度與入侵量[5-6]。由此可知，提高側面碰撞時汽車的安全性，首先要增強B柱的耐撞性。
我國自20世紀80年代開始對汽車側面碰撞進行研究，研究方向為改進門欄梁厚度、多角度改進B柱的受力結構。本文從提高汽車B柱耐撞性、汽車輕量化設計兩個方面對汽車車體進行優化設計，從而提高汽車安全性。
展開 史上最貴車禍現場，CAE仿真起什么作用？
不過不要擔心，這僅是一場碰撞試驗。近日，青島中車四方股份公司在76Km/h的高速下，進行了列車實車車輛級對撞試驗。這是目前世界上高速列車最高速的車輛級碰撞試驗。
此次碰撞試驗結果：兩車司乘空間完整，吸能結構變形可控、有序，無爬車現象。車輛防撞性能優異，試驗進一步驗證了高速列車吸能裝置的有效性。試驗的成功，標志著中車四方在高速列車被動安全技術領域達到世界先進水平。
在世界高速列車領域，被動安全技術是一項技術“制高點”。所謂被動安全，就是當列車發生意外碰撞時，通過車輛吸能裝置耗散撞擊能量，最大限度降低碰撞損傷，有效保護乘員安全。這種實車對撞屬于車輛級碰撞，驗證級別高于歐洲EN15227碰撞標準要求，更接近車輛實際運營工況。同時，76km/h的碰撞速度，也是目前世界上高速列車最高速的實車碰撞試驗速度。
看到這，大部分網友表示心疼錢，稱此次試驗為“史上最貴車禍現場”
有的網友則顯得“懂行”，表示這種昂貴的試驗肯定在之前反復進行過大量CAE仿真測試，以保證物理試驗的一次性通過，節約成本。要知道一般實體碰撞試驗涉及到試驗數據的采集和處理，通常采用的數據采集系統為電測量和光測量相結合的系統，實驗中要用到大量的傳感器和數臺高速攝像機，這些數據采集系統以及試驗中采用的假人在試驗前都要進行嚴格的標定，其試驗準備工作是十分費時的。最重要的是碰撞試驗屬于破壞性試驗，所需費用確實非常非常的昂貴。
下面讓我們看看采用CAE仿真技術如何進行列車碰撞分析的。
模型簡化
列車一般由8節或16節車廂構成，其中頭車的結構相對復雜，主要有車鉤、牽引梁、排障器、頭部蒙皮、車身三層板結構、加強筋、司機室等部分組成，其他諸如底架、門把手、焊接處等部分對沖擊碰撞計算影響不大，故對此部分進行模型簡化。
展開 基于LS-DYNA的沖擊試驗機碰撞分析
基于顯示動力學和接觸碰撞分析的基本理論，采用有限元方法建立沖擊試驗機的碰撞模瑙對接觸麗的申擊載荷進行仿囊分析。根攝仿囊結果彳馨如沖擊試驗中務碰撞部件的運動與受力狀況以及巾擊力對碰撞速度等參數的變純規律為屠續的接觸霹狀態測試奠定基礎
基于LS-DYNA的沖擊試驗機碰撞分析.pdf
汽車前排座椅正面碰撞的仿真分析及優化
試驗所使用的是Hybrid III 50%假人模型，模型依據設計人員提供的 H 點坐標正確擺放在座椅上，以車身中的安全帶固定點建模安全帶，并依據假人的腳跟點坐標調整好假人的坐姿。
正面碰撞試驗邊界條件與載荷設置
在對座椅進行正面碰撞仿真試驗前，要對座椅的邊界條件與載荷進行設置。依據座椅在車身中的安裝位置，將座椅模型與汽車地板進行連接，對鎖柄連接處 6 個自由度施加約束，并限制汽車地板除 X 方向外的全部自由度[4]。此分析中的正面碰撞初速度為 50km/h ，碰撞時間為 120ms。模型施加與試驗臺車相同的正弦加速度曲線，并保證座椅一定時間內保持20g 以上的加速度。正面碰撞座椅的加速度曲線，如圖 1 所示。其中，加速度在 58ms 時達到峰值時刻，加速度峰值為 32g。
仿真結果分析
使用 HyperView 后處理軟件對整個正面碰撞中假人與座椅的運動情況進行了分析。結果表明，當碰撞進行到 40ms 左右時刻，隨著假人的前移，安全帶開始對假人起到約束作用；并在80ms 左右時刻，由于坐墊骨架的剛度不足，假人身體前移明顯，假人胸部變形量較大；而在 120ms 時刻，座椅各零件變形量達到最大值，坐墊下潛量較大，假人坐姿變化明顯，座椅并沒有對乘員 起到很好的支撐作用。模型 0ms、40ms、80ms、120ms 時刻前排座椅的正面碰撞過程，如圖2所示。
仿真與試驗結果對比分析
設計階段，該車企在上海東方久樂碰撞試驗室對座椅進行了臺車碰撞試驗，試驗所用臺車，如圖3所示。
展開 HyperWorks在汽車與行人腿部碰撞仿真中的應用
車輛與行人碰撞事故中，人體的損傷部位可以覆蓋全身，行人頭部和下肢損傷幾率最大。研究表明，行人頭部和下肢損傷在汽車與行人碰撞造成的損傷中各占約30%。盡管人體腿及膝關節的損傷一般不會有生命危險，但常常會造成人的終生殘廢或喪失工作能力。
國外在行人保護方面做了大量的研究工作，并將研究成果最終體現在行人保護法規的制定中。目前，歐盟國家、美國、澳大利亞、加拿大、日本、韓國和中國都已制定或正在制定符合各國國情和交通狀況的行人保護標準。各國行人保護法規的測試內容和評價標準略有不同，但比較典型的行人保護試驗方法均為汽車與行人碰撞安全性的部件沖擊試驗評價方法。試驗主要包括以下幾個方面：
1）腿部模塊和保險杠的碰撞試驗。試驗主要測量膝關節彎曲角度、膝關節剪切變形和小腿上部加速度等參數。
2）大腿模塊和發動機罩前緣的碰撞試驗。試驗主要測量碰撞力和彎矩。
3）頭部模塊（包括成人頭部和兒童頭部）和發動機罩上表面的碰撞試驗。試驗主要測量頭部損傷值HIC。
利用各模塊沖擊器與汽車進行碰撞試驗，能夠真實反映汽車的行人安全保護性能，但是沖擊器的制造和相關的試驗需要很大的資金投入，而且每次碰撞試驗后沖擊器的某些部件需要更換，不能重復使用，使研究費用進一步增多。通過建立沖擊器的碰撞模型，并應用有限元仿真分析技術，可以實現各模塊沖擊器與汽車碰撞過程的仿真。不僅可以對碰撞過程進行細致的動態演示，還可以在新車開發階段對整車的碰撞安全性能進行預測和改進優化。
本文以小腿部沖擊器為模擬對象，利用HyperWorks的前處理軟件HyperMesh建立沖擊器和整車的有限元模型，對小腿與汽車碰撞過程進行計算機模擬，并通過后處理軟件HyperView對仿真結果進行分析，比較仿真模擬結果與試驗結果，驗證仿真模型及結果的可靠性。
展開 
基于HyperWorks的東南 DX7 卓越碰撞性能的開發
同時該碰撞試驗以高分獲得 C-NCAP 五星級評定。
挑戰
汽車的碰撞安全性是汽車設計開發過程中必不可少的環節。車身結構是碰撞安全的基礎，設計出具有良好碰撞吸能性能的安全車身是汽車設計的一個主要目標。汽車的碰撞安全性能最終要經過實車的碰撞試驗來檢驗，由于實車試驗成本高昂,在設計過程中不可能為驗證某一設計的合理性而反復試驗。CAE仿真分析因其可重復性、低費用、方便性等優點成為檢驗某一設計是否合理的有效方法。而 CAE 仿真能否成功的關鍵就在與試驗的吻合度。
考慮 DX7 項目時間緊和經費制約的情況下，必須盡可能在較短時間內獲得良好的耐撞性，并且一次性通過碰撞試驗驗證。這主要面臨兩方面的挑戰。其一，CAE仿真的結果必須具有非常高的準確性，能夠準確地反映碰撞試驗的狀態。基于已在諸多國際汽車廠商中運用 RADIOSS 進行大量基于試驗的對標分析的寶貴經驗，RADIOSS 基于汽車行業開發了多個功能，能夠準確仿真汽車碰撞。同時必須累計足夠多的碰撞仿真經驗，特別是很多失效模式的模擬。其二，除了分析汽車結構的耐撞性，還要對約束系統進行仿真分析與優化。 RADIOSS 被廣泛運用于包含氣囊、安全帶、轉向管柱等的約束系統，并且擁有獨特的氣囊展開等模塊。同時還需要對約束系統同樣進行對標和優化。
解決方案
Altair ProductDesign 團隊利用 HyperWorks 幫助東南汽車進行 DX7 項目的碰撞性能的仿真優化。
40%偏置碰撞與正面剛性墻碰撞最大的區別是偏置碰撞中只有一側的縱梁結果參與變形吸能。
展開 除此之外，在產品的性能開發方面，東南汽車與受到業界廣泛信賴的 Altair公司合作，采用其著名的軟件 HyperWorks 進行整車仿真，特別是在碰撞安全 領域，結合多種法規和國標，使用 RADIOSS 進行安全仿真模擬，不僅優化車身設計，還減輕車身重量。同時該碰撞試驗以高分獲得 C-NCAP 五星級評定。
挑戰
汽車的碰撞安全性是汽車設計開發過程中必不可少的環節。車身結構是碰撞安全的基礎，設計出具有良好碰撞吸能性能的安全車身是汽車設計的一個主要 目標。汽車的碰撞安全性能最終要經過實車的碰撞試驗來檢驗，由于實車試驗 成本高昂,在設計過程中不可能為驗證某一設計的合理性而反復試驗。CAE 仿 真分析因其可重復性、低費用、方便性等優點成為檢驗某一設計是否合理的有 效方法。而 CAE 仿真能否成功的關鍵就在與試驗的吻合度。
考慮 DX7 項目時間緊和經費制約的情況下，必須盡可能在較短時間內獲得 良好的耐撞性，并且一次性通過碰撞試驗驗證。這主要面臨兩方面的挑戰。其 一，CAE 仿真的結果必須具有非常高的準確性，能夠準確地反映碰撞試驗的狀 態。基于已在諸多國際汽車廠商中運用 RADIOSS 進行大量基于試驗的對標分 析的寶貴經驗，RADIOSS 基于汽車行業開發了多個功能，能夠準確仿真汽車碰撞。同時必須累計足夠多的碰撞仿真經驗，特別是很多失效模式的模擬。其 二，除了分析汽車結構的耐撞性，還要對約束系統進行仿真分析與優化。 RADIOSS 被廣泛運用于包含氣囊、安全帶、轉向管柱等的約束系統，并且擁 有獨特的氣囊展開等模塊。同時還需要對約束系統同樣進行對標和優化。
解決方案
Altair ProductDesign 團隊利用 HyperWorks 幫助東南汽車進行 DX7 項目的碰撞性能的仿真優化。
展開 汽車顏色安全性能測試(圖)
清華大學汽車碰撞試驗室:
清華大學汽車碰撞試驗室是我國最早開展汽車碰撞安全性實驗的單位，是汽車安全與節能國家重點實驗室的核心部分，1997 年獲得機械部和汽車行業科技進步一等獎，國家科技進步二等獎。2001年獲得國家“九五”重點科技攻關項目優秀成果獎，2003年度獲得中國汽車工業科技進步獎二等獎，迄今為止，試驗室共獲得7項省部級獎勵。
本實驗室擁有先進的計算環境，擁有20 余臺高性能個人計算機和大規模并行計算系統，配備了CAD 軟件、HyperMesh、LS_DYNA、PAM-CRASH、ABAQUS、MADYMO 等有限元和多剛體分析軟件。并且完成了大量的汽車安全性結構改進設計、乘員的運動響應和保護、安全氣囊、行人模型在人車碰撞中的運動響應等模擬計算工作，積累的大量的CAD/CAE 的經驗。
試驗室擁有Hybrid III、ES-II 等國際標準假人及標定設備，擁有國際先進的車載電測系統、高速攝像系統等測試設備，具備整車和零部件的試驗條件。目前，已經進行了100余輛整車碰撞試驗和600 余次轉向管柱、安全帶、氣囊、保險杠等臺車試驗，積累了大量試驗經驗。
試驗室通過了中國實驗室認可委員會(CNAL)的實驗室認可/計量認證，是國家發改委授權承擔汽車碰撞安全性檢測的單位之一。
展開 汽車的A柱、B柱、C柱為什么要使用高強度熱成型鋼制作
汽車的A柱除了起到連接車頂與車身的作用以外，還有一個非常重要的作用就是在汽車前部正面碰撞中首當其沖，起到保護乘員艙不變形、防止車輪、懸架等侵入乘員艙的作用。
汽車在發生前部碰撞時，首先由車頭前部的防撞鋼梁受力吸能，然后兩道前縱梁潰縮吸能，剩余的碰撞能量會傳遞到乘員艙上，首先由A柱承接，并將它們分散傳遞到整個車身。在這種情況下，A柱起到的作用極大，它首先要保證自己不變形，保護乘員艙的完整，然后要傳力。在汽車的碰撞試驗中，A柱是否變形是檢驗汽車安全性能的一個重要指標。因此，它一般都使用高強度的鋼板沖壓而成，一些對汽車安全比較重視的車型還會使用超高強度的熱成型鋼來制作A柱。
在這里給大家講一個比較有趣的事。美國的IIHS有一個駕駛員側25%偏置碰撞試驗，用來檢驗乘員艙對駕駛員的保護。
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