基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析(3)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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我国的相应法规将头部伤害指数值1000定为正面碰撞过程中人体头部所能忍受的极限，高于此值将被认为会造成对乘员的伤害。图5为超越二号燃料电池轿车的HIC值的模拟计算结果：

在本文中，由模拟计算得出的超越二号燃料电池轿车的人体头部加速度模拟值HIC为1072.1。

（二）胸部3ms合成加速度指标（α3ms）

生理学的研究表明，对于人体胸部的伤害指标是，人体能够忍受3ms或者更长时间的作用在上胸部（因为心、肺位于上胸腔）重心处的合成线加速度应小于60g,超出这个界限就很可能造成对人体胸腔内脏器的损伤。

图6是超越二号燃料电池轿车的3ms胸部合成加速度指标的模拟计算结果：

超越二号模拟计算得出的值为54.481g,即533.914m/s 2。和国家安全性法规中人体3ms胸部合成加速度指标值60g相比，超越二号燃料电池轿车的人体3ms胸部合成加速度指标模拟值达到了国家规定标准。

（三）腿部轴向力荷载

在碰撞过程中由于车内的结构限制，人体的某些部位，主要是腿部会受到很大的轴向力载荷，这种大力载荷会造成如骨折、组织拉伤或挫伤等伤害，因此有必要用轴向力载荷来做为一个伤情指数。

本文分别对假人的左右大腿骨受力进行了模拟，见图7和图8。

国际法规和我国的法规均规定在48km/h正面碰撞中“假人每条大腿轴向的合力应不大于10000N”。模拟的结果表明，超越二号燃料电池轿车的人体左大腿骨最大受力值为5800N，右大腿骨最大受力值为3300N，完全符合法规要求。

（四）碰撞动画截图

借助PAM-CRASH的后处理模块PAM-VIEW还可以观察轿车在碰撞过程中的变形、受力状态、速度、加速度等。下图即为在碰撞过程不同时刻轿车模型的变形：

由碰撞动画截图发现车身框架的变形并不大，因此可以推测碰撞发生后车门仍能正常打开，满足法规要求。

在我国的国家标准GB 11551-89中，对人体造成伤害的评价指标是头部伤害指数、3ms胸部合成加速度指标和腿部轴向力载荷指标3个，并且作了相应的规定。超越二号的假人伤情指数见表1。

五、结语

由于超越二号燃料电池轿车是在国产桑塔纳3000轿车的基础上改装而成的，而该型车的整车模型已经通过实车碰撞试验数据修改并验证了其模型的可信度，因此在此基础上得到的燃料电池轿车整车模型的虚拟试验结果具有相当的有效性和可信性。

通过分析可得出以下结论，燃料电池轿车基本上能够满足碰撞安全性要求。从正面碰撞模拟结果分析来看，车门及门框变形不大，碰撞后可以正常打开以及时救生，满足国家法规要求。在乘员伤害指数上燃料电池轿车的正面碰撞安全性尚不能完全满足国家安全性法规的要求。3ms胸部合成加速度指标和腿部轴向力载荷指标已经合格，唯有头部伤害指数略高于标准，但是考虑到本文在描述乘员约束时，没有涉及安全气囊。众所周知，安全气囊对于减小乘员所受伤害尤其是头部伤害所起的作用是巨大的，而且在实车碰撞试验中通常都启用安全气囊。因此，如果在今后进一步的虚拟碰撞试验中，加人安全气囊的模型，应该能使燃料电池汽车的正面碰撞安全性全面达标。

试验分析也证明，用计算机模拟轿车碰撞试验，对于提高轿车安全性能和开发新型轿车具有重要的意义。虽然目前轿车有限元模型单元多达1万个以上，而且只能在巨型计算机上、运行，且计算时间较长，但是随着计算机技术的日益发展，汽车虚拟试验技术会有良好的发展前景。

信息来源：汽车研究与开发 (

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