车辆安全技术汇总Word文件下载.docx

1、促进世界汽车工业界安全研究；将安全试验车试验研究所得到的技术资料用于制订新的安全标准。在20世纪60年代，人们开展了计算机模拟碰撞技术。随着计算机技术的高速发展和以有限元分析技术为突出代表的工程计算方法的发展和日趋成熟，汽车耐撞性的数值分析正在逐步取代与改进部分实验室工作，给整个汽车碰撞模拟仿真的分析和改进带来十分深刻的影响。20世纪60年代和70年代,显式有限元程序在美国开发出来，各种算法已开始成熟,如显式积分、壳单元和接触算法等。自20世纪80年代中期第一次用有限元法进行汽车整车碰撞模拟仿真分析后，有限元法在汽车结构耐撞性分析方面的应用迅速增长，美国各大汽车公司如通用（GE）、福特（FOR

2、D）等。日本的日产（NISSAN）、丰田（TOYOTA），西欧和韩国等国家的汽车公司有专门的分析人员配备最先进的计算机设备从事汽车结构耐撞性的有限元分析。 在有限元法用于汽车碰撞模拟仿真分析的初期（上世纪80年代至90年代初），由于试验条件、计算机条件和分析软件的限制，汽车结构分析模型的建立相对简单，也较为粗糙，考虑范围只限于部分零件，分析模型的规模也不大，单元数目一般小于20000个，分析结果与试验的吻合程度也难于保证，如建立梁单元模型进行汽车尾碰撞分析；建立18000个单元的整车有限元模型，对轿车进行碰撞模拟仿真分析等。上世纪90年代以来,伴随计算机技术的飞速发展，如超级计算机（Cray）

3、的发展，使碰撞仿真分析在汽车工业方面的应用成为可能。人们在cray巨型计算机上应用RADI055- CRASH软件对轿车和美国福特某乘用车分别在正面全宽碰撞。正面50%偏置壁障碰撞、侧面碰撞及车身顶盖压塌等条件下的模拟仿真分析，整个碰撞分析模型约有60000个单元，文献中还给出了仿真结果与试验结果的比较。同时，在美国和欧洲出现了许多成熟的用于汽车碰撞模拟分析的商业化软件，如：LS-DYNA3D、PAM-CRASH、MADYMO、RODIOSS等，所有这些构成了推动汽车碰撞数值模拟分析技术迅速发展的重要技术基础。与此同时，在安全气囊模拟和人体特征和动力响应特性的模拟（假人模型）方面，美国和欧洲等

4、各大汽车公司开展了许多研究工作，并取得了一定成果；如建立了较为完善的气囊模型，用于在安全气囊系统的设计和开发的早期阶段协助系统的设计；而采用面一面接触算法模拟乘员与展开的气囊之间的碰撞接触关系，则以得到较精确的接触力；利用MADYMO和RADI055软件，可建立刚体（或弹性体）假人模型，模拟乘员在碰撞时的响应，假人模型的有限元网格是根据侧撞假人图并用数字扫描所选人体部分形成的，由654个壳单元、540个块体单元、29个弹簧单元及11个刚体单元组成，用计算机分析了三维头部有限元模型在多种碰撞条件下的响应,通过头部模型质心的加速度值计算出头部质心在六个自由度上的运动，应用脑损伤准则即可评估汽车碰撞

5、造成的脑损伤的严重程度，该准则将受伤程度作为有效加速度和冲击时间间隔的函数。进入21世纪以来，国外在汽车碰撞计算机模拟方面的研究已具备了相当扎实的基础，它经历了由大量的汽车碰撞试验研究向以此为基础而发展起来的计算机模拟技术过渡，并逐步走向二者紧密结合的成熟阶段；同时，计算机技术的快速发展，使汽车碰撞仿真分析的有限元模型规模达到了500000个单元，甚至上百万个单元规模。下一步，计算机碰撞模拟仿真技术正朝着进一步提高分析精度，模拟实车道路行驶、结合路面条件的碰撞模拟分析，将结构优化分析与碰撞模拟相结合的方向发展。1.2 国内研究的现状我国对汽车被动安全性进行系统研究是从上个世纪80年代后期开始的

6、，汽车碰撞研究工作也开始于这一时期。1988年，吉林工业大学和西安公路交通大学分别建立了刚体+弹塑性弹簧数学模型和刚体+弹簧阻尼数学模型，后者还做了模型碰撞试验、验证其理论模型。次年，吉林工业大学李卓森教授和李洪国教授就计算机模拟中所需的汽车碰撞刚度和汽车正面碰撞方程式等方面进行了探讨。1992年，清华大学的于旭光和黄世霖引进美国的CAL3D软件，应用刚体动力学中的Kane方法建立了二维人体模型，并对碰撞事故中安全带对人体的保护作用进行了研究。同年，湖南大学宗子安将DYNA3D介绍进中国，并用其进行了汽车转向盘假人碰撞的模拟计算。湖南大学还应用DYNA3D软件对驾驶员与安全带构造了有限元模型并

7、进行了碰撞模拟计算，得出了有价值的结论。同时清华大学也利用DYNA3D作了BJZ12车架碰撞模拟计算，并根据计算结果对车架进行了改进。2，商用车碰撞安全标准与法规2.1 商用车安全标准体系2011年6月30日，强制性国家标准汽车正面碰撞的乘员保护（征求意见稿）结束征求意见阶段。该标准代替GB 11551- 2003 乘用车正面碰撞的乘员保护，适用于M1类汽车和N1类汽车，但不包括最大设计总质量大于2500kg的非多用途货车。本标准与GB 11551- 2003的主要差异有：由乘用车正面碰撞的乘员保护改为汽车正面碰撞的乘员保护适用范围由“M1类车”扩大为“M1类汽车和N1类汽车”，也就是说，适用

8、范围由乘用车扩大到商用车。1999年10月，中国第一个汽车碰撞安全方面的法规CMVDR294关于正面碰撞乘员保护的设计规则发布。2000 年，中国开始实施汽车正面碰撞乘员保护的强制性检验。2003年11月27日，国家强制性标准 GB11551-2003乘用车正面碰撞的乘员保护颁布。标准的颁布和实施，推动了中国汽车工业在汽车碰撞安全技术方面的进步和发展。但是，随着汽车安全技术的提升，标准已不适应当前的技术要求。例如，N1类的轻型和微型载货汽车的正面碰撞安全有待于提高和改善。由于在碰撞安全上缺乏设计考虑，一些轻型和微型载货汽车发生碰撞事故，车内乘员无法获得足够的生存空间，直接造成车内乘员死亡或重伤

9、。2009年5月，汽车碰撞试验标准工作组召开会议，研究和讨论了乘用车正面碰撞的乘员保护标准修订的总体技术框架，包括车型适用范围扩展到N1类车辆。同年12月，汽车碰撞试验标准工作组再次召开会议，研究和讨论了关于N1 类车进行正面碰撞试验的情况，重点为试验方法和结果分析。从几辆车的试验结果来看，问题主要集中在燃油泄漏、座椅质量、无气囊车型的颈部指标几方面。同时，讨论了N1类汽车纳入正面碰撞标准的具体方案、N1类车是否全部纳入标准范围；考虑到除了对自身驾驶员和乘员的保护，还要顾及对其他车辆的保护，对N1类车实行正面碰撞限制在2.5t以下；N1类车纳入标准将采取分阶段进行，要有一定的过渡期限，使试验条

10、件和评价指标逐步达到要求；研究商用车驾驶室乘员保护标准的执行问题，分析其与GB 11551的关系，满足GB11551的N1类车可以免除商用车驾驶室乘员保护试验；新车型和在用车型实施时间。在这种情况下，汽车碰撞试验标准工作组召开会议，N1类车型生产企业总体认为现有N1类车型经过改型和增加适当的配置能够达到标准要求，但需要进一步进行修改难度的分析、成本核算、市场分析等一系列工作，标准应给予充分的过渡准备期。2.2 汽车碰撞试验法规汽车碰撞事故的形态千差万别,对汽车碰撞性能的评价也必须针对不同的碰撞形态来进行。按事故统计结果，汽车碰撞事故主要可分为正面碰撞、侧面碰撞追尾碰撞和翻车等几种主要类型。在实

11、验室真实地再现典型的碰撞事故过程是分析和评价汽车碰撞中对乘员保护能力的基础。早在20世纪40年代，欧洲汽车联合会就根据当时的交通事故状况开展了汽车翻滚、汽车侧面与圆柱碰撞等试验。随着公路条件的改善，汽车正面碰撞、侧面碰撞形式形成了交通事故中最常见的碰撞形式。50年代后期，德国的梅塞德斯一奔驰、大众等汽车公司开始进行汽车正面碰撞试验。到60年代中期,美国颁布了第一个汽车碰撞安全性要求的法规，并通过安全车试验（Experiment Safety Vehicle）计划将汽车碰撞安全性的概念传播到了其他国家。随着生物力学研究、交通事故统计分析、事故再现分析技术研究的深入，尤其是政府对减少交通事故中人员

12、伤亡损失的重视和汽车用户对汽车产品安全性能的日益关注，逐步形成了较完善的机动车辆安全法规。从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，分析车辆碰撞过程中乘员与车辆的运动状态和损伤状况，并使用假人定量地评价碰撞安全性能，实车碰撞试验是最终检验汽车安全性能必不可少的试验，同时在汽车开发过程中为滑车模拟试验设定试验条件，为计算机碰撞仿真验证计算结果等。虽然实车碰撞试验技术难度大、试验准备周期长、试验费用昂贵，但实车碰撞试验仍是汽车碰撞安全研究中必须的、不可替代的试验。由于实车碰撞属于瞬间发生的猛烈冲击，试验中车辆是破坏性的、不能重复进行，所以要求试验设备必须准确无误地实现预定设定的碰撞，各种测量仪器

13、设备能精确地纪录下车辆和乘员在碰撞时的运动状态、破坏形态及与伤害相关的动力学响应。2.2.1 正面碰撞试验法规及方法按照正面碰撞试验法规，正面碰撞试验是指被检验汽车以某一速度与一个刚性或者可变形壁障发生碰撞的试验。其目的是检查保险杠、车厢前部前围板区域所能吸收冲击能量的程度，考验车厢结构强度，借助车内假人的传感器所记录的数据，换算出和法规相对应的伤害指标，判断试验样车的碰撞性能。正面碰撞法规主要有美国的FMVSS208、欧洲的ECER94两大体系。我国正面碰撞法规CMVDR294（GB11551）和日本、澳大利亚的正面碰撞法规基本上是在美国和欧洲的正碰法规的基础上进行移植和稍加改动形成的。美国

14、FMVSS208法规规定了车辆正面碰撞试验速度为48.3km/h，固定壁障为刚性表面。正面碰撞试验包括以下两种：约束系统试验：车辆纵向轴线与壁障表面垂直；结构试验：车辆横截面与壁障表面方向成30度角，碰撞时车辆左前端先与壁障接触。此外，对应于系和不系安全带两种情况，要分别进行试验。主要评价指标包括：头部伤害指标1000，胸部持续3ms加速度不大于60g，胸部相对于脊柱的压缩变形量不超过76.2mm，大腿压缩力不超过10KN；碰撞过程门不能撞开；碰撞后，不用工具应能将门打开，并能够正常进出假人；燃油泄漏量为30g/min。欧洲在制定正面碰撞法规时，专家们提出该试验方法要尽量真实地反映交通事故情况

15、。联合国欧洲经济委员会（Economic Commission for Europe）在1995年开始生效欧洲正面碰撞乘员保护法规ECER94，适用于总质量小于等于2500kg的Ml类车。其中规定车辆正面碰撞试验碰撞速度为56km/h，碰撞形式为40%偏置变形壁障碰撞，其壁障为蜂窝状铝合金变形壁障。我国正面碰撞法规CMVDR2945关于正面碰撞乘员保护的设计规则主要是参照欧洲法规起草的，但是并没有采用欧洲ECER94.01中的偏置碰撞试验，而是采用和美国、日本法规一致的100%重叠率、90度刚性固定壁障正面碰撞试验，速度5km/h。由于亚洲人体身材较小，而碰撞试验假人选用了HYBRID第50百分位男性假人,这样对于一些针对亚洲身材开发的微型车,碰撞试验时座椅位于中间位置时，HYBR 假人就无法正确安放。在座椅调节、假人安放方面参照了日本的正面碰撞试验法规TRAIS-4-30的内容。另外，为了今后在WP29（WP29是现在全世界汽车安全法规统一工作的论坛，在亚洲，日本是WP29的成员国，我国现在是观察国，很快会签署协议成为WP29的成员国）讨论中方便，CMVDR 294与ECE R94保持了同样的条款编号，对于