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ANSYS
汽车碰撞分析流程
FlowChartofAutoImpactAnalysis
PreparedBy史志远
Date:,2004
汽车碰撞模拟分析流程
一、碰撞安全性试验介绍:
在汽车模拟分析的过程中,提高汽车碰撞安全性的目的是在汽车发生碰撞时确保乘员生存空间、缓和冲击、防止发生火灾等等。但是从碰撞事故分析中可知,汽车碰撞事故的形态也千差万别,所以对汽车碰撞安全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类型。但随着公路条件的改善,正面碰撞和侧面碰撞形态成了交通事故中最常见的碰撞形式。
按照碰撞试验的目的区分,现在碰撞试验大体可以分为三类:
由政府法规要求的强制性试验:例如FMVSS208、ECER94法规规定的正面碰撞试验,FMVSS214、ECER95法规规定的侧面碰撞试验等等;
由汽车制造厂自己制定的碰撞试验方法:例如用于提出改善汽车碰撞安全性的新措施等等;
为消费者提供信息的试验:例如美国、欧洲等国家实施的新车评价程序(NCAP),汽车安全法规中规定了达到政府规定的最低安全性能要求,NCAP以更高的车速进行正面碰撞试验,以展示汽车产品的碰撞安全性能。
由于法规试验是政府强制实施的,所以,汽车碰撞试验法规是人们关注的热点。下表列出了一些美国FMVSS,欧洲ECE的汽车被动安全性法规的试验项目。
表一 FMVSS与ECE的一些汽车安全性法规
项目
项目
法规号
美国
欧洲
安全带固定点
FMVSS210
ECER14
侧门强度
FMVSS214
—
车顶强度
FMVSS216
ECER66
转向系统
FMVSS204
ECE
R12
内部凸出物
FMVSS201
ECE
R21
汽车乘员碰撞保护
FMVSS208
ECE
R94
二、人体伤害评价指标:
FMVSS214
ECE
R95
在碰撞试验或碰撞模拟分析的过程中,都使用了标准的碰撞试验假人,通过测量假人的响应计算出伤害的指标,用于定量的评价整车及安全部件的保护效能。
HybridIII假人家族的伤害评价基准值:
下表列出了正面碰撞试验用的HybridIII假人家族的伤害评价基准值。HybridIII第50百分位男性假人是目前生物保真性最好的正面碰撞试验假人,另外,为了评价汽车对不同
身材乘员的安全保护性能,按比例方法开发了第95百分位男性的大身材假人和第5百分位女性的小身材假人。
表二 HybridIII假人家族的伤害评价基准值
身体区域伤害评价指标 小身材(5%)
中等身材(50%)
大身材(95%)
头部 HIC(t2-t1=15ms) 1113
1000
957
头/颈 向前弯曲力矩(Nm) 104
190
258
接合面 向后弯曲力矩(Nm) 31
57
78
轴向拉伸(N) 见相关文献
轴向压缩(N)
剪切(N) 见相关文献
胸部 胸脊椎上的加速度(g) 73
60
54
粘性指标(m/s) 1
1
1
大腿骨 轴向压缩(N) 见相关文献
膝部 小腿骨至大腿骨间的位 12
15
17
移(mm)
压缩载荷(N)
2552
4000
4920
小腿骨
轴向压缩(N)
5104
8000
9840
Fc-轴向力极限(KN)
侧面碰撞假人的伤害评价基准值:
下表所示为目前使用的用于侧面碰撞用的假人SID,EuroSID-1的伤害评价基准值:
表三 侧面碰撞用的假人的伤害评价基准值
身体区域伤害指标
身体区域伤害指标
SID
EuroSID-1
头部
HIC(t2-t1=15ms)
-
-
HIC(t2-t1=36ms)
-
1000
胸部
肋骨至胸骨积压量 -
42
(mm)
二门车(g)
90
90
四车门(g)
85
85
粘性指标(m/s)
-
1
腹部
横向载荷(KN)
-
骨盆
横向加速度(g)
130
130
耻骨结合部载荷(KN)-
10
伤害评价指标的计算
头部伤害指标HIC(HeadInjuryCriterion)
定量地评价头部碰撞忍受能力地基础是WanyneState耐力曲线WSTC,Versace对WSTC进行了进一步地研究,提出了新地头部伤害指标HIC:
? 1 t2 ?
HIC?max
(
t ?t
? adt)2.5(t
2
t)
1
(1)
2 1t
1
式中:a-头部质心点地合成加速度,g;
t1,t2-碰撞过程中地任意两个时刻,s;
通常把最大地积分区间取为36ms,即要求t2-t1=36ms。当HIC仅限于做头部接触碰撞伤害评价时,将积分区间取为15ms即可。
粘性指标VC
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