1、6.1 概述6.2 零部件台架试验方法及典型设备6.3 零部件模拟碰撞试验方法与典型设备6.4 实车碰撞试验方法与试验设备6.5 汽车被动安全研究新方向计算机仿真研究（自学）一、一、概述概述v 汽车被动安全性能试验方法可分为三类：台架试验、模拟碰撞试验和实车碰撞试验。二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备v 主要介绍车顶及侧门强度、安全带固定点强度、门锁及门铰链、安全带、座椅及头枕、燃油箱、安全方向柱、内部凸出物的零部件等的台架试验方法，并简要介绍已得到广泛采用的典型试验设备。1、车顶及侧门强度试验v目的一：车顶强度试验目的一：车顶强度试验是评价汽车发生滚翻事故时，为
2、了确保乘员的生存空间，车顶应具备的最低强度。v FMVSS 216条款规定了车顶强度的试验方法及性能要求.v 试验方法：试验方法：主要是检验横滚过程中顶棚支撑构件的强度-用刚性平板对车顶规定位置加载，考虑到轿车翻车后在平地上的平衡姿态，加载角度为前倾角5，侧倾角25；以12.7mm/s速度加载，直至载荷达到空车质量1.5倍或22246N力中的较大者为止，此时加载平板的位移不应超过127mm，试验应在120s内完成。车顶强度试验装置的安装及使用车顶强度试验装置的安装及使用二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备侧门强度试验装置的安装和使用侧门强度试验装置的安装和使用v 试
3、验方法：试验方法：用刚性圆柱或半圆柱向车门中点施加水平的横向载荷，以载荷变形曲线评价车体侧面是否具有一定的抗力。1、车顶及侧门强度试验v 目的二：侧门强度试验目的二：侧门强度试验是评价汽车在侧面撞车时，为了使侧门进入车室产生的危险减到最低，侧面应具备的最低强度。v FMVSS 214、ADR29条款（澳大利亚汽车设计规则）都规定了侧门强度的试验方法及性能要求二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备1、车顶及侧门强度试验v 共用一套设备共用一套设备v 车顶及侧门强度试验台：车顶及侧门强度试验台： 试验装置可进行上下左右和前后调节，加载装置也可进行相应的调节。车顶及侧门强度
4、试验装置车顶及侧门强度试验装置二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备v 试验方法试验方法: :对套在安全带上的人体模型施加一定的载荷。v对第类安全带，对腰带及肩带部分分别用不同的加载块同时加载，腰带及肩带部分加载方向为水平向前方向105 GB14167规定腰带及肩带部分的载荷均为13500N，加载要求在60s内完成达最大载荷时要维持0.2s。试验中固定点不许脱落，但可以产生永久变形2、安全带固定点强度试验v FMVSS 219、ECE R14、GB14167标准或条款都对安全带固定点的位置及强度提出要求v 目的目的: : 用于评价汽车撞车事故中安全带固定点应具备的最低
5、强度; 安全带固定点的位置也应符合有关规定, 以保证安全带能最有效地保护乘员第第类安全带固定点强度试类安全带固定点强度试验加载方法验加载方法二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备v安全带固定点强度试验台安全带固定点强度试验台v 安全带固定点试验要求：安全带固定点试验要求： 保证车身固定点位置于安全带固定点位置的距离前部不大于500mm，后部不大于300mm，且加载过程中车身和车体不得发生移动。安全带固定点强度试验装置安全带固定点强度试验装置 试验装置：试验装置：一般采用液压缸加载，上面5个液压缸用于安全带固定点试验，下面2个液压缸用于同时进行座椅固定点强度试验。二、零
6、部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备门锁静态纵向强度试验用夹具门锁静态纵向强度试验用夹具v 试验方法试验方法: : 将门锁或门铰链按实际装车位置安装在夹具上，进行纵向和横向加载。门锁耐30g加速度惯性力试验，在全锁紧位置时纵向及横向在30g加速度载荷作用下，门锁不应打开。3、门锁及门铰链试验vFMVSS 206、GB15084标准或条款都对门锁及门铰链强度提出了要求。v目的目的: : 评价在汽车发生撞车事故时，把由于车门被打开或脱开而造成乘员抛出室外的可能性降至最低限度。v静强度试验用夹具静强度试验用夹具门铰链静态横向强度试验用夹具门铰链静态横向强度试验用夹具二、零部件台
7、架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备4、安全带试验v 目的：目的： 对安全带各组成部件及总成的强度和位移量、锁止机构的工作性能、卷收器等主要组成部件的抗环境干扰性以及耐久性等方面进行评估试验。强度及位移量试验强度及位移量试验v 目的：目的：为了防止安全带系统在前方撞车事故发生时因其组成部件的断裂、脱开或织带伸长量、锁止机构锁止距离过大等因素造成车内乘员向前移动量过大而可能给乘员带来伤害所进行的评价试验。评价方法可分为静态试验和动态性能试验。二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备安全带总成静态强度试验用夹安全带总成静态强度试验用夹具及安装具及安装v 静强
8、度试验：静强度试验： 针对安全带各组成部件（如织带、带扣锁、锁止机构、安装附件等）及安全带总成进行的试验。v 动态性能试验：动态性能试验：是评价前方撞车时安全带各组成部件的综合强度和综合冲击缓和性不可缺少的试验。 通过再现撞车时的减速度波形和撞车速度的模拟试验方法完成。 强度及位移量试验强度及位移量试验二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备耐久性能试验耐久性能试验v 目的目的: : 评价锁止机构在感受碰撞或倾斜信号时对织带拉出的锁止情况。卷收机构的工作性能主要包括：紧急锁止距离、倾斜锁止角、卷收力等。 卷收器卷收性能试验卷收器卷收性能试验v 目的：目的：评价安全带的各
9、主要组成部件在长期使用中对日照、高温、低温、大气等各种恶劣工作环境的抵抗能力。包括盐雾试验、高温试验、低温试验、光照试验等。抗环境干扰性能试验抗环境干扰性能试验v 目的：目的：评价安全带在长期正常使用过程中，其卷收器、带扣锁等主要部件是否仍具有正常的使用功能以及对乘员的可靠保护作用。-应能实现织带从卷收器中自由地拉出和回卷。卷收器耐久试验装置工作原理图卷收器耐久试验装置工作原理图二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备v 静强度试验：静强度试验： 包括座椅总成试验、靠背强度试验以及座椅调节件试验。v 动态性能试验：动态性能试验：是通过模拟、再现撞车时的加速度波形对座椅系
10、统施加重力载荷来综合评价整个座椅系统的强度加速度应不得小于20g。5、座椅及头枕试验v 目的目的: : 考核在前面和追尾撞车事故发生时，座椅固定装置、调节装置等部件的强度、座椅头枕和座椅靠背对乘员头部的缓冲保护作用以及头枕的强度和刚度。包括：强度试验、能量吸收试验和头枕强度及后移量试验。座椅强度试验座椅强度试验v目的目的: : 评价在前碰撞或追尾事故发生时座椅安装固定点、座椅骨架以及座椅调节器等各个部分的变形及破坏情况。二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备能量吸收性试验能量吸收性试验v 目的目的: : 考核座椅靠背和座椅头枕对冲击能量的吸收性，即对乘员的头部缓冲保护
11、能力。头部模型采用SAE J984标准规定的直径为165mm,重量6.8kg金属制半球状钢体。 座椅座椅靠背靠背冲击冲击点及点及冲击冲击方向方向头枕头枕后移后移量及量及强度强度试验试验(追尾追尾)二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备v 目的目的: : 防止在车辆追尾碰撞事故发生时因乘员头部后倾造成颈部伤害，评价座椅在受到向后负荷时座椅头枕及座椅靠背的变形量和破坏情况等。头枕后移量及强度试头枕后移量及强度试验验6、燃油箱试验v 目的目的: : 对燃油箱的强度、耐冲击、防火、耐高温等性能进行评价试验，把汽车发生事故后由于燃油泄漏而发生火灾的可能性降低至最小程度v CFR
12、 E939.67、ECE R34、日本道路车辆安全标准11-4-11等标准都对汽车金属燃油箱、塑料燃油箱的安全性能均提出了要求。 落地后要求燃油泄漏量 30g/min燃油箱坠落试验燃油箱坠落试验燃油箱燃油箱坠落试验台坠落试验台二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备6、燃油箱试验燃油箱冲击试验燃油箱冲击试验v 试验方法试验方法: : 钢制冲击角锤15kg，冲击能量30Nm.试验前燃油箱内冲入额定容量的低冰点液体并冷冻至40,冲击试验后燃油箱不得泄漏燃油箱燃油箱冲击试验台冲击试验台v 试验台组成试验台组成: : 燃烧盘、防火屏、油箱支架及导轨燃油箱耐高温防火试验燃油箱耐高
13、温防火试验v 燃烧试验燃烧试验: (: (三个阶段，三个阶段，60s/60s/阶段阶段) ) 预热阶段，将燃烧盘内燃油点燃燃烧60s； 直接燃烧阶段，将燃烧盘移至燃油箱下包围燃烧60s； 间接燃烧阶段，用防火屏盖住燃烧的燃烧盘，继续燃烧60s。二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备7、转向柱试验 燃油箱燃油箱燃烧试验台燃烧试验台燃油箱耐高温防火试验燃油箱耐高温防火试验 试验要求试验要求: : 试验后将燃油盘移开。燃烧过程中燃油箱不得产生泄漏或破裂现象，允许产生永久变形。v 目的：目的：为了评价汽车正面碰撞事故中可能发生的转向系统对驾驶员的伤害程度，v GB/T1155
14、7-89、ECE R12,74/29/EEC、 FMVSS 203、204等标准均对撞击时转向盘向后窜动量及转向盘吸能性能提出了要求。二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备应对撞击时转向盘向后窜动量及转向盘受撞击时的吸能能力进行评价评估。要求要求: : 试验车辆应为整备状态并装备有测试仪器, 撞击速度48.3km/h, 记录转向柱上端选定点相对参考点的位置变动量。转向柱向后窜动量限值要求127mm实车障碍壁正面撞击试验实车障碍壁正面撞击试验实车障碍壁正面撞击试验实车障碍壁正面撞击试验二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备转向盘撞击吸能性能试验
15、转向盘撞击吸能性能试验转向盘撞击吸能性试验原理图转向盘撞击吸能性试验原理图胸块发射装置图胸块发射装置图 试验要求试验要求: : 模拟人体躯体的胸块以24.1km/h撞击速度正面撞击转向盘，记录下水平力值，此力限值要求 11123N二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备8、内部凸出物试验吸能材料的试验装置：吸能材料的试验装置：采用的摆锤锤头为直径165mm的刚性球头模型，其内部装备有加速度传感器和速度传感器。摆锤在撞击中心处的当量质量为6.8kg。v 目的目的: : 在汽车发生碰撞事故时，使汽车内部凸出物对乘员的伤害降至最小，应对内部凸出物的突出高度、圆角及材料吸能性等
16、进行评价试验。v GB11552-89、ECE R21，74/60/EEC、 FMVSS 201等标准均对汽车内部凸出物提出了要求凸出物凸出高度侧量仪凸出物凸出高度侧量仪吸能材料撞击吸能性试验吸能材料撞击吸能性试验 吸能材料的试验方法：吸能材料的试验方法：试验时，摆锤以 24.1km/h的速度撞击在头部碰撞区内选定的冲击点，试验结果应满足锤头的减速度大于80g的持续时间不超过3ms。 二、零部件台架试验方法及典型设备二、零部件台架试验方法及典型设备三三 零部件模拟碰撞试验方法及典型设备零部件模拟碰撞试验方法及典型设备q 概述：v 模拟碰撞试验：模拟碰撞试验：以实车碰撞试验中在车身上测得的减速度
17、波形为依据,采用与其相似的梯形波或半正弦波为标准波形,用冲撞式模拟试验设备或发射式模拟试验设备进行模拟试验。其试验具有不损坏实车、经济、重复性好等优点。 冲击时的速度； 加速度峰值； 到峰值加速度的上升时间或总的脉冲持续时间。v 试验对象：试验对象：各种汽车安全部件，如：座椅安全带、座椅、转向柱等v影响模拟试验的参数:（三个重要控制参数）1、CATARC、UTAC和TNO模拟碰撞试验装置-冲撞型v 使用适当方法（电机和橡皮绳弹射），将滑车加速到规定车速后使脱离牵引的滑车与固定壁上的吸能缓冲器碰撞，急速将滑车车速从v0下降到0，通过调节缓冲器的性能使滑车产生的减速度波形与实车对固定壁碰撞的相当。
18、CATARCCATARC模拟碰撞装置示意图模拟碰撞装置示意图三三零部件模拟碰撞试验方法及典型设备零部件模拟碰撞试验方法及典型设备2、HYGE试验装置-发射型三三零部件模拟碰撞试验方法及典型设备零部件模拟碰撞试验方法及典型设备v简介简介:美Bendix公司生产的一种广泛应用的较先进的冲击试验装置 动力部分：动力部分：高压压缩机、氮气贮气筒、气液油缸（内设改变冲击波形的活塞针阀） 执行部分：执行部分：控制台、导轨和滑车 数据采集部分：数据采集部分：车上高速摄影机、灯光照明装置、传感器及信号记录装置、记录分析系统v 试验装置组成：试验装置组成：HYGE 试验装置试验装置HYGE 试验装置 正面碰撞试
19、验实现的途径； 碰撞用假人的开发或尸体代替乘员的试验； 数据采集与处理； 图像分析； 乘员伤害指标的确定。v 实车碰撞试验：实车碰撞试验：是评价汽车碰撞安全性能得最基本、最有效的方法。是从乘员保护的观点出发，以交通事故再现的方式，来分析车辆碰撞前后的乘员与车辆运动状态及损伤状况，并以此为依据改进车辆结构安全性设计，增加或改进车内外乘员保护装置。同时还是滑车模拟碰撞、计算机模拟计算等试验研究的基础。v 试验分类：试验分类：正面碰撞；侧面碰撞、追尾碰撞、角度碰撞。v 背景：背景：欧、美从60年代初开始汽车正面碰撞试验研究工作。v 研究范围：研究范围：v 碰撞方式碰撞方式(FMVSS208(FMVS
20、S208法规法规乘员碰撞保护乘员碰撞保护,48.3km/h),48.3km/h)： 车辆纵轴线与壁障表面垂直； 车辆横截面与壁障表面成30角，碰撞时车辆左前端先接触； 车辆横截面与壁障表面成30角，碰撞时车辆右前端先接触。1、正面碰撞试验四四各国正面碰撞试验方法与评价指标比较各国正面碰撞试验方法与评价指标比较各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表 各国正面碰撞试验方法与评价指标比较各国正面碰撞试验方法与评价指标比较各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国正面碰撞试验方法与评价指标比较一览表 2、侧面碰撞试验 移动壁障的台车质量、尺寸、壁障尺寸、形状
21、不同； 碰撞形态不同； 试验用假人不同； 碰撞速度不同； 碰撞点的位置不同； 乘员伤害指标也略有不同。v 特点：特点：欧、美现有的汽车侧面碰撞试验方法不同点较多v 区别：区别：v 碰撞法规：碰撞法规： FMVSS2147法规车门侧压静强度； ECE法规侧碰撞保护(1991年)； ISON123法规侧碰撞保护。 四四各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表 各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较各国侧面碰撞试验方法与评价指标比较一览表各国侧面碰撞试验方法与评价
22、指标比较一览表3、实车碰撞试验程序（1）试验车辆质量：空载质量十行李质量十假人质量（两个假人质量）（2）燃油箱：抽出全部燃油，加入9294油箱容积的水或其它不易燃液体（3）被试车辆的制动液、冷却液、机油应全部放出（这一点没有专门规定），防止溅洒到壁障表面和下部的高速摄影机上（4）轮胎气压调到规定值（5）车辆质量的调整：当车辆未达到上述（1）条规定的质量时，应加配重（质量块），加装位置应选择不影响车辆碰撞和乘员保护的地方（6）加速度传感器安装和目标标志纸设置（7）座椅位置和靠背角度调整，转向盘位置调整（8）试验车辆的基本条件：车门全闭不锁，驻车制动释放，变速器处空档位置，钥匙锁处接通位置（9）假
23、人着座姿势检查：头、腿和其它部位按需要涂些油彩，以帮助确认假人碰撞部位（10）试验：在距碰撞点之前300mm处测量车速，碰撞试验后进行静态翻转检验，检查泄漏情况 v 试验主要步骤（美国试验主要步骤（美国FMVSS301 规定的正面碰撞）：v 实车碰撞试验特点：实车碰撞试验特点：是在0.1s内完成的不可重复再做的试验。综合了机械运动学、电子学、光学、计算机等科学技术，且试验要用真实车辆和许多一次性消耗材料，成本很高，任何小的失误都可能造成巨大损失试验任务书试验任务书电测准备电测准备假人标定假人标定试验车准备试验车准备尺寸测量尺寸测量质量测定质量测定传感器设置传感器设置头 部头 部胸 部胸 部髋
24、部髋 部膝 部膝 部假人安置假人安置加速度传感器校正加速度传感器校正记录仪 磁带机记录仪 磁带机电测系统连接电测系统连接光学测量准备光学测量准备高速摄影机准备高速摄影机准备碰撞设备准备碰撞设备准备壁障准备壁障准备牵引系统牵引系统照明系统照明系统浸车环境室浸车环境室高速摄影高速摄影准备与实施准备与实施相关设施准备相关设施准备试 验试 验静态翻转检验静态翻转检验变形测定变形测定样车照片样车照片图像分析图像分析数据处理数据处理试验报告试验报告图图6-25 实车碰撞试验程序框图实车碰撞试验程序框图4、实车碰撞用主要试验设备v 主要要求：主要要求：v实车碰撞试验系统中，碰撞时与试验车辆相作用的物体表面称
25、为壁障。移动壁障移动壁障v固定壁障表面至少宽3m,高 1.5m；v壁障表面垂直于壁障前的路面且固定19mm厚多层板；v壁障尺寸和结构应足以限制其表面变形量小于车辆永久压溃量的1%。v固定壁障安装载荷传感器 （1250个）。v 移动壁障表面类型：移动壁障表面类型： 平面刚性表面（平面刚性表面（FMVSS301FMVSS301规定）：规定）：应用于后碰撞试验。 吸能表面（吸能表面（FMVSS214FMVSS214规定）：规定）：应用于侧面碰撞试验。 壁障壁障4、实车碰撞用主要试验设备v 牵引装置要求：牵引装置要求：v 是使被试车辆或移动壁障由静止到产生设定的碰撞前速度的装置。 高精度的速度控制。如
26、正面碰撞速度：美48.3km/h; 日500-22km/h日本汽车研究所牵引系统日本汽车研究所牵引系统牵引系统牵引系统 牵引被试车辆加速过程中，牵引加速度恒定且不能过大，保证假人姿势不致发生变化 安全可靠且节能q 日本汽车研究所牵引系统：日本汽车研究所牵引系统：对最大速度、加速方式、牵引系统和 加速轨道都做了具体的规定四、实车碰撞用主要试验设备v 制动装置：制动装置：v 试验车辆牵引加速方式多采用电机/液压马达驱动转筒缠绕钢丝绳来实现 在驱动轴上由液压操纵来控制。v 驱动绞车：驱动绞车： 组成：包括连接车辆部分和引导部分与钢丝绳连接 要求：脱钩装置在车辆碰撞前约30m与被试车辆脱开，以保证被试
27、车辆匀速行驶一段距离v 脱钩装置：脱钩装置：脱钩装置脱钩装置4、实车碰撞用主要试验设备v 地坑构成：地坑构成：v要了解碰撞试验过程中车辆的损伤状况，需要分析车辆损害的工程，特别要注意从车辆下部观测。在固定壁障前下部设置一观测井并称之为观测地坑。 内设反光镜、高速摄影机、照明灯 地坑上盖为一角钢钢筋焊接网状盖板观测地坑观测地坑观测地坑观测地坑轨道轨道v 轨道是被试车辆或移动壁障实现动力驱动的通道。v 类型：单轨、多轨浸车环境室浸车环境室 在碰撞试验前, 装载有假人的被试车辆必须放入能保持规定温度的恒温室。 FMVSS208规定：Hybrid 18.9-25.6， Hybrid 20.6-22.2 v 照度要求：照度要求：v 在实车碰撞试验过程中，为了分析假人运动特性和车辆碰撞特性，须同时采用机部高速摄影机，要求有足够的照明设备来保证足够的照度。v 在固定壁障前方5 m 2 m范围内应能保证50000lx的照度。照明系统照明系统照明系统照明系统4、实车碰撞用主要试验设备
