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汽車碰撞安全性設(shè)計(jì)
交通事故是由人和車參與的，在道路上發(fā)生的造成人身傷亡、財(cái)物損失的意外情況。
特性：具有突發(fā)性、涉及面廣、具有極強(qiáng)的社會(huì)性、具有頻發(fā)性
有限元法
在汽車被動(dòng)安全研究領(lǐng)域中，模擬計(jì)算采用的方法主要是多剛體動(dòng)力學(xué)法和動(dòng)態(tài)大變形非線性有限元法。
動(dòng)態(tài)大變形非線性有限元法與傳統(tǒng)有限元法的區(qū)別在于考慮到了結(jié)構(gòu)的幾何非線性和材料非線性，且不局限于小變形系統(tǒng)，因此十分適合處理碰撞接觸問題。
電測(cè)量系統(tǒng)一般包括傳感器、測(cè)量電路、放大器、指示器、記錄儀和數(shù)據(jù)處理儀器等幾部分
碰撞試驗(yàn)對(duì)所使用的各種傳感器的量程范圍和耐沖擊特性有較高要求。
碰撞試驗(yàn)對(duì)假人的要求：
1) 尺寸、質(zhì)量分布、關(guān)節(jié)活動(dòng)、胸部等各部分在受載荷時(shí)的變形特性應(yīng)與人體很相似；
2) 應(yīng)能對(duì)人體相對(duì)應(yīng)的各部分的加速度、負(fù)荷等參量進(jìn)行測(cè)定；
3) 個(gè)體間的差異小，反復(fù)再現(xiàn)性好，并且具有良好的耐久性；
為什么要對(duì)假人進(jìn)行標(biāo)定？
要求假人各方面應(yīng)與所規(guī)定的性能指標(biāo)一致。 ?
假人在最初的投入使用以及使用過一段時(shí)間以后，為了驗(yàn)證其各部位是否還具有逼真的仿生學(xué)特性，是否符合法規(guī)試驗(yàn)的要求，是否能繼續(xù)應(yīng)用于試驗(yàn)，必須對(duì)假人進(jìn)行標(biāo)定。
車身抗撞性設(shè)計(jì)要求
1．正面碰撞
1) 確保乘員生存空間，減小乘員艙變形和對(duì)乘員艙的侵入
2) 減小車身減速度
3) 碰撞過程中車門不能打開。碰撞后可以不使用工具打開車門
2．側(cè)面碰撞
抗側(cè)面碰撞設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以減小乘員艙侵入、維持乘員生存空間為重點(diǎn)
1) 減小側(cè)圍結(jié)構(gòu)對(duì)乘員艙的侵入量，防止侵入量過大時(shí)對(duì)乘員的擠壓傷害
2) 減小側(cè)圍結(jié)構(gòu)對(duì)乘員艙的侵入速度，特別是與乘員接觸時(shí)車門速度，減輕對(duì)乘員的撞擊力
3) 碰撞過程中車門不能打開。碰撞后可以不使用工具打開非碰撞側(cè)的車門
3．后面碰撞
1) 減小乘員艙變形。通常用后排座位R點(diǎn)的前移量來衡量
2) 減小碰撞中車身的減速度，減輕乘員的鞭梢性傷害
3) 在碰撞中維持油箱的存放空間，減小對(duì)油箱、油路擠壓
4．滾翻
1) 減小乘員艙的變形量，特別是車頂?shù)淖冃?
2) 要求碰撞過程中車門不能打開。碰撞后可以不使用工具打開車門
5．低速碰撞
主要避免汽車重要部件的損壞，減少因撞車帶來的維修費(fèi)用 要求設(shè)置低速碰撞吸能區(qū)，使低速碰撞車輛的動(dòng)能主要通過低速碰撞吸能區(qū)的變形被吸收，并盡量不使低速碰撞吸能區(qū)后部的車身主要結(jié)構(gòu)發(fā)生永久變形
6．行人保護(hù) ?
撞行人時(shí)，汽車對(duì)行人的傷害一般包括
① 一次碰撞時(shí)由保險(xiǎn)杠、前散熱器罩和發(fā)動(dòng)機(jī)罩前端等產(chǎn)生的下肢傷害
② 行人與發(fā)動(dòng)機(jī)罩、擋風(fēng)玻璃等二次碰撞時(shí)的頭部傷害
③ 受撞擊后的行人與路面三次碰撞產(chǎn)生的傷害
1) 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將相關(guān)部位的剛度設(shè)計(jì)得軟一些，以緩沖對(duì)人體的撞擊
2) 在行人保護(hù)措施中，應(yīng)防止車外凸出物對(duì)行人的傷害
車身抗撞性分析方法的發(fā)展
1) 上世紀(jì)60年代末以前，汽車對(duì)障礙物的碰撞試驗(yàn)是評(píng)價(jià)汽車抗撞性唯一可用的方法
缺點(diǎn)是研發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，并且無法在汽車重量和抗撞性方面使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化
2) 上世紀(jì)60年代以后，大量應(yīng)用汽車碰撞模擬技術(shù)
通過數(shù)值模擬技術(shù)在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)最終設(shè)計(jì)的更有效控制，減小了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)
碰撞模擬在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分為三個(gè)階段
1) 概念開發(fā)階段
2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段
3) 結(jié)構(gòu)確認(rèn)階段
車身模型的建立
1) 幾何模型的簡(jiǎn)化
2) 零件有限元模型的建立
3) 各零件有限元網(wǎng)格的裝配
4) 各零件材料特性和厚度的給定
5) 點(diǎn)焊聯(lián)接的模擬
其它部分模型的建立
1) 剛硬結(jié)構(gòu)的模擬
① 剛體用來模擬結(jié)構(gòu)中不變形的部分
② 模擬發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和離合器等
2) 桿形結(jié)構(gòu)的模擬
① 桿形結(jié)構(gòu)，根據(jù)它們?cè)谂鲎仓械谋憩F(xiàn)，采用不同的模擬方式
② 發(fā)生嚴(yán)重塑性變形：用實(shí)體單元模擬
③ 沒有發(fā)生塑性變形或塑性變形很微小：用梁?jiǎn)卧M
④ 不變形：用一個(gè)或多個(gè)梁?jiǎn)卧M
3) 機(jī)構(gòu)的模擬
運(yùn)動(dòng)副模擬，采用梁?jiǎn)卧ㄟ^松弛節(jié)點(diǎn)自由度的方式模擬
4) 輪胎彈性的模擬
對(duì)于車輪布置靠前的車輛，輪胎通過其彈性變形參與吸能過程，并影響前端結(jié)構(gòu)的變形
5) 慣性的調(diào)整
① 改變材料的密度
② 增加集中質(zhì)量
③ 改變剛體的慣性屬性
進(jìn)行整車或部件的碰撞模擬的目的：是評(píng)價(jià)其抗撞性
? 通常對(duì)碰撞模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行的分析包括有
1) 能量分析
2) 力分析
3) 變形分析
4) 剛度分析
5) 應(yīng)力分析
6) 減速度分析
7) 速度分析
8) 碰撞時(shí)序分析等
車身抗撞性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
1．車身結(jié)構(gòu)剛度組織
1) 合理組織結(jié)構(gòu)的吸能
2) 合理組織碰撞載荷的傳遞：
① 減小乘員艙的變形或?qū)Τ藛T艙的侵入
② 為吸能結(jié)構(gòu)提供牢固、穩(wěn)定的支撐，保證吸能元件吸能能力的實(shí)現(xiàn)
③ 使承載能力強(qiáng)的元件分擔(dān)多的載荷，承載能力弱的元件分擔(dān)少量的載荷
④ 使盡可能多的結(jié)構(gòu)元件參與載荷的傳遞，以提高材料的使用效率
2．車身結(jié)構(gòu)剛性設(shè)計(jì)
? 目的是減小乘員艙在各種碰撞形式中的變形，保證乘員的生存空間
? 梁形結(jié)構(gòu)和接頭的設(shè)計(jì)，在滿足重量約束條件下，達(dá)到剛度組織中對(duì)部件剛度的要求使乘員艙的剛度滿足要求
3．車身結(jié)構(gòu)吸能設(shè)計(jì)
? 在正面和后面碰撞中，允許通過車身前部或后部結(jié)構(gòu)的變形緩沖撞擊，減小碰撞過程中車身的減速度
? 如何在車身前部或后部結(jié)構(gòu)允許變形區(qū)有限的情況下很好的完成這一任務(wù)，就是車身結(jié)構(gòu)吸能設(shè)計(jì)要完成的工作
（1）吸能的組織
（2）吸能的管理
（3）碰撞吸能區(qū)
將車身前部結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)區(qū)
1) 低速碰撞和行人保護(hù)區(qū)
2) 相容吸能區(qū)
? 在此布置主要吸能結(jié)構(gòu)
? FF形式，發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的動(dòng)力總成支撐在副車架上
? 動(dòng)力總成質(zhì)量大、剛度大，受到撞擊后基本不變形。
受撞后，會(huì)隨著支撐的變形向后運(yùn)動(dòng)，撞擊前圍板，
造成對(duì)乘員艙的侵入，嚴(yán)重時(shí)會(huì)擠傷乘員。因此，
相容吸能區(qū)常布置在這些剛硬的結(jié)構(gòu)之前
3) 乘員艙保護(hù)區(qū)
? 是吸能結(jié)構(gòu)與乘員艙之間的結(jié)構(gòu)
? 這部分結(jié)構(gòu)在前圍板和前地板處伸到乘員艙之下
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