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侧碰模拟试验介绍
2021-06-11 22:54:14· 来源：碰撞与安全
上一期我们介绍正面模拟碰撞的文章中提到，模拟碰撞试验主要目的是测试零部件的耐冲击性能或者对约束系统的优化方案进行验证从而确定优化方向是否正确。这里指的
上一期我们介绍正面模拟碰撞的文章中提到，模拟碰撞试验主要目的是测试零部件的耐冲击性能或者对约束系统的优化方案进行验证从而确定优化方向是否正确。这里指的约束系统主要指正面碰撞时起作用的乘员约束系统，主要包括安全带，正面气囊，转向管柱等零部件，但我们也知道，各个国家的碰撞安全标准与各类新车评价程序（NCAP）的测试项目中均包括侧面碰撞的测试项目，除此以外，现实生活中，很多交通事故发生在路口，且多为两车相撞的事故，其中必然有一车辆会发生侧面碰撞，甚至是侧面柱碰撞等严重情况。
图1 路口发生的侧面碰撞事故示意图
侧面碰撞的特点是乘员离侧面车身结构近，生存空间小，躯干与头部易受伤，针对此种情况，汽车上相继出现了各类针对侧面碰撞的乘员约束系统零件，比如座椅气囊（Seat Airbag）、侧面帘式气囊（Curtain Airbag）、远端乘员保护气囊（Far-Side Seat Airbag）等，他们的主要作用是使在碰撞后乘员尽可能远离被碰撞挤压变形的车门，且保护乘员头、胸部不会与坚硬物撞击导致严重受伤等等，与正面约束系统类似，侧面约束系统同样需要进行相关参数匹配，从而达到较好的保护效果。
图2 某厂家的远端乘员保护气囊（FSAB）
与正面碰撞不同，侧面碰撞时车门会发生较大变形，且该变形对乘员生存空间有直接影响，进而影响乘员的受伤害水平（如图3所示），因此仅给乘员施加“冲击载荷”这一通过传统加速台车设备即可容易做到的测试方法无法很好模拟实车侧面碰撞时假人、侧面约束系统零部件与车门之间的相互作用；另外，对于侧面碰撞的模拟还存在无法准确模拟头部伤害与腿部伤害等局限，但在采取一些技术手段后，对于座椅气囊（Seat Airbag）所覆盖的假人躯干部位伤害可以较好的模拟其变化趋势。
图3 某汽车的侧面碰撞试验车内高速视频示意图
图4是MDB（Moving Deformable Barrier可变形移动壁障）类侧面碰撞试验模拟的台架示意图，这一台架用于MDB类侧面碰撞的主要原理如下：
MDB类试验用车门工装可以模拟实车车门内饰板与车门内钣金与假人相互作用，车门内钣金通过蜂窝铝支撑与支架固定，蜂窝铝高度与实车碰撞试验中移动壁障蜂窝铝一致；
根据实车碰撞试验假人接触位置，确定车门支架与车门的支撑位置、形式，尤其是假人肩部对应的车门支撑要与实车接近，以模拟实车碰撞试验的情况；
座椅工装与车门支架中间应有吸能管，但吸能管刚度要稍大并与座椅工装贴合，目的是模拟实车碰撞中门槛梁的变形；
使用加速台车发射车门支架、蜂窝铝、车门内钣金、B柱与其对应内饰板所组成的车门工装，若满足一定条件，即可模拟实车碰撞，实现假人伤害与实车试验的较好吻合程度。
图4 MDB类侧面碰撞模拟台架示意图
同时，加速台车发射的曲线一般会根据实车碰撞试验中假人的伤害数据选取对应部位车门钣金的加速度曲线，同时，这一加速度曲线需要进行一系列简化编辑操作以适应加速台车设备的发射。
加速度曲线需要编辑的主要原因是，实车碰撞中可变形移动壁障直接与车门钣金相接触时，钣金局部会在很短时间内产生非常大的加速度，可能超出加速台车设备可以发射出曲线的极限加速度变化率，此外，加速度曲线的编辑原则一般为根据伤害值优化目标找出对其影响最大的因素，并以这一因素与实车试验中运动学特性吻合程度最高为目标进行曲线简化编辑。例如需要优化假人粘性指数VC值时，则需要将假人这一伤害值达到峰值时刻时，车门加速度曲线对应的积分速度尽可能与实车试验值靠近，以复现出实车试验车门运动情况，从而实现控制对VC值影响最大的单一变量，通过改变座椅气囊（Seat Airbag）参数进行多次测试来验证优化方案是否有效。
图5 可变性移动壁障侧面碰撞试验示意图
需要注意的是，大部分侧面碰撞模拟到目前为止依旧无法完整模拟出实车碰撞中的车门动态变形过程，因此仍有较大一定的局限性，但并非无应用意义，进行侧面碰撞模拟试验可以有助于迅速锁定侧面约束系统关键参数，为实车碰撞试验所搭载的侧面约束系统参数选定提供重要参考。
以上简单介绍了侧面碰撞模拟的基本原理与曲线编辑思路，在实际项目应用中可能遇到的情况远比本文介绍的复杂，希望通过本文的介绍，大家能对侧面碰撞模拟试验台架的设计思路与曲线编辑思路有基本了解。
文章：胡世博
编辑：黄宏滔
广汽研究院集成安全技术部
图1 路口发生的侧面碰撞事故示意图
侧面碰撞的特点是乘员离侧面车身结构近，生存空间小，躯干与头部易受伤，针对此种情况，汽车上相继出现了各类针对侧面碰撞的乘员约束系统零件，比如座椅气囊（Seat Airbag）、侧面帘式气囊（Curtain Airbag）、远端乘员保护气囊（Far-Side Seat Airbag）等，他们的主要作用是使在碰撞后乘员尽可能远离被碰撞挤压变形的车门，且保护乘员头、胸部不会与坚硬物撞击导致严重受伤等等，与正面约束系统类似，侧面约束系统同样需要进行相关参数匹配，从而达到较好的保护效果。
图2 某厂家的远端乘员保护气囊（FSAB）
与正面碰撞不同，侧面碰撞时车门会发生较大变形，且该变形对乘员生存空间有直接影响，进而影响乘员的受伤害水平（如图3所示），因此仅给乘员施加“冲击载荷”这一通过传统加速台车设备即可容易做到的测试方法无法很好模拟实车侧面碰撞时假人、侧面约束系统零部件与车门之间的相互作用；另外，对于侧面碰撞的模拟还存在无法准确模拟头部伤害与腿部伤害等局限，但在采取一些技术手段后，对于座椅气囊（Seat Airbag）所覆盖的假人躯干部位伤害可以较好的模拟其变化趋势。
图3 某汽车的侧面碰撞试验车内高速视频示意图
图4是MDB（Moving Deformable Barrier可变形移动壁障）类侧面碰撞试验模拟的台架示意图，这一台架用于MDB类侧面碰撞的主要原理如下：
MDB类试验用车门工装可以模拟实车车门内饰板与车门内钣金与假人相互作用，车门内钣金通过蜂窝铝支撑与支架固定，蜂窝铝高度与实车碰撞试验中移动壁障蜂窝铝一致；
根据实车碰撞试验假人接触位置，确定车门支架与车门的支撑位置、形式，尤其是假人肩部对应的车门支撑要与实车接近，以模拟实车碰撞试验的情况；
座椅工装与车门支架中间应有吸能管，但吸能管刚度要稍大并与座椅工装贴合，目的是模拟实车碰撞中门槛梁的变形；
使用加速台车发射车门支架、蜂窝铝、车门内钣金、B柱与其对应内饰板所组成的车门工装，若满足一定条件，即可模拟实车碰撞，实现假人伤害与实车试验的较好吻合程度。
图4 MDB类侧面碰撞模拟台架示意图
同时，加速台车发射的曲线一般会根据实车碰撞试验中假人的伤害数据选取对应部位车门钣金的加速度曲线，同时，这一加速度曲线需要进行一系列简化编辑操作以适应加速台车设备的发射。
加速度曲线需要编辑的主要原因是，实车碰撞中可变形移动壁障直接与车门钣金相接触时，钣金局部会在很短时间内产生非常大的加速度，可能超出加速台车设备可以发射出曲线的极限加速度变化率，此外，加速度曲线的编辑原则一般为根据伤害值优化目标找出对其影响最大的因素，并以这一因素与实车试验中运动学特性吻合程度最高为目标进行曲线简化编辑。例如需要优化假人粘性指数VC值时，则需要将假人这一伤害值达到峰值时刻时，车门加速度曲线对应的积分速度尽可能与实车试验值靠近，以复现出实车试验车门运动情况，从而实现控制对VC值影响最大的单一变量，通过改变座椅气囊（Seat Airbag）参数进行多次测试来验证优化方案是否有效。
图5 可变性移动壁障侧面碰撞试验示意图
需要注意的是，大部分侧面碰撞模拟到目前为止依旧无法完整模拟出实车碰撞中的车门动态变形过程，因此仍有较大一定的局限性，但并非无应用意义，进行侧面碰撞模拟试验可以有助于迅速锁定侧面约束系统关键参数，为实车碰撞试验所搭载的侧面约束系统参数选定提供重要参考。
以上简单介绍了侧面碰撞模拟的基本原理与曲线编辑思路，在实际项目应用中可能遇到的情况远比本文介绍的复杂，希望通过本文的介绍，大家能对侧面碰撞模拟试验台架的设计思路与曲线编辑思路有基本了解。
文章：胡世博
编辑：黄宏滔
广汽研究院集成安全技术部
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