文档介绍：汽车正面碰撞安全性评价指标的研究刘超凡海马轿车有限公司 450016 【摘要】汽车碰撞安全性一般是通过法规试验来评价的,对固定壁障正面碰撞中的评价指标有头部性能指标(HPC)、胸部性能指标(ThPC) 、大腿性能指标(FPC) ,这些指标能评价乘用车的碰撞安全性,但其结果不够直观,无法直接应用在产品设计的开发阶段。通常理论分析中用加速度均值、加速度均方根、加速度峰值这三个指标来评价车身安全性设计的水平。本文通过实例来验证这三个指标对车身碰撞安全性的影响。【关键词】正面碰撞;评价指标随着国民经济的增长,汽车产业获得了很大的发展,但也带来了交通事故的增加,汽车安全问题已引起人们的极大关注,为了提高汽车碰撞时的安全性,我国2003 年11 月发布了《GB 11551(2003)乘用车正面碰撞的乘员保护》,2004 年6 月开始执行,法规中关于乘用车正面碰撞的评价指标有三个:头部性能指标(HPC)、胸部性能指标(ThPC) 、大腿性能指标(FPC) 。但这些指标不满足法规要求时不能说明是产品安全性设计有哪些问题、该如何改进; 这些指标都合格时也不能说明产品安全性设计是否都合理、如何进一步提高。因此,在产品设计中需要其它量化指标来评价乘用车正面碰撞安全性。 1 影响车身固定壁障正面碰撞性能的因素在正面碰撞试验中,汽车是以初速度 0 v 与固定壁障发生碰撞的,根据大量的汽车碰撞试验数据分析可知,当汽车碰撞速度较高(30km/h 以上)时,其碰撞恢复系统几乎为零, 即碰撞后的汽车速度几乎为零, 也就是说在汽车碰撞的瞬间汽车碰撞动能几乎在瞬间转变为其它能量形式。考虑到汽车碰撞时间极短,路面摩擦力及汽车与固定障壁间的摩擦力与汽车碰撞力相比要小很多,摩擦力所消耗的汽车动能很小,因此可认为汽车碰撞前的总能量 E 几乎全部被车身的变形所吸收,因此有 E = 2 1 2 0 mv = ∫ s F 0 ds = m ∫ T 0 a(t)v(t)dt (1) 式中 m———汽车质量 0 v ———汽车碰撞前的速度 F———汽车碰撞过程中所受的载荷 s———在F 力作用下车身的变形,可近似看作为车身质心相对于固定障壁的位移 S———车身质心的最大位移 T———从开始接触到碰撞结束碰撞时间 a(t)———车身的减速度 v(t)———碰撞过程中车身质心的速度由式(1)可知,汽车碰撞能量与汽车质心的加速度、速度有关,而质心的速度变化与加速度有关。因此,汽车碰撞能量E 与汽车质心加速度a(t)密切相关,与汽车的碰撞时间T 密切相关。 2 车身正面碰撞评价指标根据以上分析可知,汽车车身正面碰撞的安全性与汽车碰撞中质心加速度密切相关,可以用汽车碰撞中质心加速度的相关指标来评价汽车车身的碰撞特性。因此提出评价汽车车身碰撞特性的指标如下: 汽车车身在碰撞过程中的平均加速度汽车车身在碰撞过程中的平均加速度 a = ∫ T dt t a T 0 ) ( 1 (2) 加速度与碰撞受力有关,平均加速度 a反映了在汽车碰撞过程中平均碰撞力的大小。由式(2)可知,平均加速度 a与汽车碰撞时间T 有关,碰撞时间T