《汽车碰撞安全ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车碰撞安全ppt课件.pptx（50页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、汽车碰撞安全,2016-5-14,目录,汽车安全问题,全球交通事故：死亡人数：124万/年受伤人数：3000万/年每25秒有1人因交通事故死亡，每1秒有1人因交通事故受伤对年龄低于34岁的群体，交通事故是第一死亡原因中国交通事故：死亡人数：600/天受伤人数：45000/天交通事故死亡率：世界第一位交通事故死亡人数：世界第一位对年龄15-45岁的群体，交通事故是第一死亡原因,怪我咯,交通事故原因,Driving SkillMoodCellphoneDrink/EatChatGood ViewTire,Vehicle CrashworthinessInterfaceHandlingLightin
2、gCrash Warning,WeatherRoad ConditionTunnel/BridgeTraffic Jam,驾驶员主观因素是导致交通事故的主要原因,汽车安全性能体系,主动安全是预防事故发生的安全对策。主要与汽车的制动性、行驶稳定性、操纵性、动力性、信息性以及驾驶员工作条件等相关,被动安全是事故发生后减小后果的安全对策。在汽车碰撞过程中，汽车保护乘员和行人免受伤害或降低伤害程度的能力,被动安全也就是本教程所要讲的“碰撞安全”,汽车碰撞过程,人体伤害主要发生在二次碰撞,事故损伤容限,车辆可进入市场销售的法规底线,政府强检法规：车辆进入市场销售必须满足的最低标准；NCAP：进入市场的新
3、车安全评价，对事故损伤的容限一般要高于法规要求（不是所有新车都会参与NCAP评价）。政府安全法规的红线：50-60km/h碰撞事故中，乘员不致残、损伤可痊愈。能否提高安全保护的标准？受社会经济因素制约，高的安全标准意味着高的汽车制造成本。,目录,汽车碰撞安全实现途径,汽车碰撞安全实现途径：结构耐撞性+乘员约束结构耐撞不是汽车撞不坏，而是车辆结构逐步变形吸收能量，车毁人不亡结构耐撞性与约束系统不是相互独立作用，汽车结构吸能必须叠加在约束系统上才能取得保护乘员的作用,如果不系安全带，再好的碰撞结构设计也起不到保护乘员的作用,车辆结构与约束系统耦合,能量不会凭空消失，只会转化,能量不会凭空消失，只会
4、转化。碰撞发生后，乘员的动能必须通过车辆结构变形（乘降能）和约束系统的变形（约束能）来转化吸收。假设车辆和壁障（被撞物体）的刚度无限大（完全撞不坏）：一旦发生碰撞事故车辆立即停止，乘降能=0乘员动能全部由约束系统以及乘员自身变形吸收假设约束系统的刚度无限大（把人完全固定在座位上）：乘员的减速完全等于车辆的减速，约束能=0乘员动能全部由车辆结构变形吸收以上两种情况都不利于乘员保护。,撞不坏的车未必是好车,车辆结构与约束系统耦合,车辆的结构变形并不能把加速度（减速度）完全降低到合理范围内，一些结构（如发动机）在被压溃时加速度仍然会高达40g；乘员直接感受到的加速度，是乘员响应的载荷（力），一般认为
5、超过20g的加速度会对人体造成严重伤害；约束系统的设计必须匹配碰撞波形，在保证必要的约束力的前提下能够产生一定的变形，以削减车辆加速度（减速度）的波峰；如果碰撞波形加上约束系统的减速作用仍不能把乘员加速度降低到目标值以内，则应该重新设计车身，优化波形。,碰撞波形：碰撞发生后，车辆减速过程中的加速度（减速度）在时间上的函数，碰撞波形体现了车辆结构的刚度,前碰撞安全设计,前碰撞安全设计,变形区,安全区,过渡区,前大梁溃缩设计,最前段，轴向溃缩,中段，弯曲变形,Side View,Top View,后段，控制向上的扭转,正碰力传递路线,侧碰撞安全设计,设计挑战：车门迅速变形，很高的侵入速度与正面碰撞
6、不同，侧面缓冲空间很小应对措施：设计横向承载结构，尽快地将侧向碰撞力从被撞击侧传递到对侧优化侧围结构，有效控制侧围的变形方式，避开乘员易被伤害的区域限制作用到乘员身上的载荷峰值在车门内布置限力装置侧碰气囊，泡沫缓冲垫在车门与乘员相互作用过程中用分散的力把假人推开,侧碰力传递路线,行人碰撞保护设计,行人保护是车辆碰撞行人或非机动车后降低被撞者伤害程度的对策车辆与行人碰撞伤害特征：低速碰撞（约20km/h）的直接伤害是膝关节韧带拉伤（长期损伤）；高速碰撞（约40km/h）的直接伤害是骨折（可恢复），但往往因抛空、碾压等导致严重的间接伤害；年长者易发生下肢骨折伤害；儿童较大几率发生头部、躯干伤害。,
7、行人碰撞保护设计要点：下肢：保险杠刚度，保险杠与防撞梁之间的吸能空间头部：发动机罩刚度，发动机罩盖下方吸能空间（与发动机、电池等的间隙）髋部：发动机罩盖、格栅下方吸能空间,行人碰撞保护设计,汽车撞不过自行车？汽车前保险杠一般是塑料材质，是为了在低速碰撞事故中保护行人和非机动车而设计的，在中低速碰撞中肯定撞不过自行车。,常见的网络评论,目录,约束系统,安全带,安全带是最有效的乘员保护装置，能在碰撞、紧急制动、翻滚中约束乘员通过乘员身上最强的部位肩和骨盆接受约束力,腰带应当佩戴在髋骨上，而不是腹部,安全带卷收器与限力器,卷收器：收卷织带，并带有加速锁止功能，允许使用较低的速度抽出织带，超过一定速度
8、时锁止限力器：通过释放出一定量的安全带的织物使安全带的力维持在限制的水平，从而限定安全带的作用力，减轻胸部载荷,可变形齿条限力器,可变形扭杆限力器,安全带预紧器,预紧器：在碰撞初始时刻，消除安全带的松弛量，减少乘员相对车体的初始自由行程，保留有效生存空间。主要是爆炸式的，一般5ms预紧80mm左右。,注意：为了确保舒适，安全带通常情况下是比较松弛的，但从安全的角度出发，安全带应尽量贴近人体，不留余量,儿童乘员约束系统,在全球交通事故中，儿童死亡人数占1/10，是0-17岁儿童致死的第二位原因儿童乘员特点：骨骼、韧带等韧性好，但强度和模量低，脑部在动载荷下易受到伤害,将儿童抱在手里：当40km/
9、h紧急制动时，5.5kg的婴儿会产生110kg的冲击力，成人的双臂根本无法挽住,使用成人安全带：织带勒脖子，紧急制动时织带的作用力甚至可能危及儿童生命,使用三角调节器：不再勒脖子，但把腰带提高到柔软的腹部，加大了安全带的作用间隙,儿童安全座椅在中国并未得到很好的普及，儿童乘员在车内并未得到很好的保护 ,儿童乘员约束系统,国外交通数据表明：儿童如果约束适当，多为轻伤。2013国标强制标准：M1类车必须有至少2套CRS固定系统，每套包含两个ISO-FIX点和一个上固定点。,儿童乘员必须坐后排！儿童乘员必须被约束！儿童乘员不应使用成人安全带！,安全气囊,辅助安全装置缓冲乘员与方向盘、仪表板的碰撞，减
10、少头部转动，保护头部和颈部安全气囊使用不当可能给乘员带来更大的伤害,安全气囊,正确使用安全气囊：气囊设计的初衷在于和安全带配合使用，不是单独使用；气囊设计应用爆炸原理（每一个安全气囊就是一个小炸弹），峰值展开速度350km/h，乘员必须在安全带的保护下，等气囊充分展开后再与之接触；气囊设计为对准一般身高的成人胸部和头部，但对体型较小的乘员，气囊可能会只撞击到他们的头部（导致颈椎折断）儿童应远离气囊；坐在距离气囊至少250mm以外的位置；调整方向盘倾角，使气囊对准胸部而非头颈部；对于正确使用汽车约束系统的乘员，多数情况气囊的伤害都很小，安全气囊利大于弊。,座椅,靠背和头枕在车辆受到后方撞击时，约
11、束躯干和头部的后甩，对于减少挥鞭伤有着至关重要的作用。坐垫倾角在前碰撞中能有效防止乘员下潜而造成严重的腹部损伤。,后碰：挥鞭伤,前碰：下潜,可溃缩式转向柱,可溃缩式转向柱是指在车辆发生碰撞时，转向柱可按预先设计而溃缩变形，能够减小驾驶员受方向盘的冲击力,目录,各国NCAP认证标准,各国NCAP评估项目,Euro-NCAP,Euro-NCAP（European New Car Assessment Program）碰撞测试结果分成员保护、儿童保护系统、安全辅助、行人保护对各项测试都提出一个获得相应星级的最低门槛，避免有些车型虽然某项测试得分很低，但其他得分高照样取得高星级的情况各项限值随着时间推
12、移不断增高，是一个在不断变难的动态标准。,正面碰撞,评测车内假人头、胸、腿部受到的冲击程度，以及安全带、及气囊等的安全程度,侧面台车碰撞,MDB：Mobile Deformable Barrier可变形移动壁障,侧面柱撞,试验车辆侧向移动撞击静止的直径为254mm的柱壁障，用于模拟汽车由于躲避不及侧面撞到树上或电线杆上的情况,尾撞,在追尾事故中，前车的乘员头部剧烈向后甩动，颈部会受到挥鞭伤。鞭打试验是将座椅及约束系统按照原车结构，固定在滑台上，滑台以指定的加速度波形发射，测试乘员颈部受伤情况。测试机构：EU-NCAP、C-NCAP（2012年增加）。,RMB：Rigid Moving Barr
13、ier刚性移动壁障,台车追尾碰撞鞭打试验,行人保护,行人保护测试是让测试模块以40km/h的速度撞向车辆指定位置，通过一系列的反复测试，得出车辆正面哪些部位保护到位，那些部位会对行人造成伤害。,小腿-自由飞行试验,成人头部-自由飞行试验,儿童头部-自由飞行试验,大腿-定向试验,安全辅助系统评价,旧版Euro-NCAP标准中针对安全带提醒装置设置了最高3分的加分项。新版Euro-NCAP标准设置了安全辅助项目，作为单独考核项目。C-NCAP中对安全带提醒装置/侧气帘装置分别有1.5/1分的加分。,车速辅助电子稳定系统安全带提醒车道辅助城市自动刹车,目录,车重随技术发展的变化,重量与安全,汽车重量
14、似乎是很多人判断车辆安全的重要依据，不少人认为日系车太轻不安全，德、美系车厚重才靠谱。但是，各国NCAP测试结果并不支持这一结论，尤其是在IIHS 25%偏置碰撞测试中，表现最优秀的那几款车多是日系，而德美系车很多排名倒数。但是，NCAP的常规测试都是针对单车碰撞的,大/重车 VS 小/轻车,ADAC（全德汽车俱乐部）,大/重车 VS 小/轻车,而IIHS则拿同品牌的A0级车与B级车对撞。其中包括奔驰C对撞Smart、雅力士对撞凯美瑞、飞度对撞雅阁。其对撞结果Smart、雅力士三厢（国内的威驰）和飞度均出现了严重的形变，乘员舱也受到严重破坏，而凯美瑞和雅阁的损毁情况甚至低于单车碰撞。,两车重量
15、差异的影响,假设两车碰撞过程满足动量守恒：V1、V2：速度变化量， m1、m2 ：质量速度变化量与乘员伤害高度相关；速度变化量与重量成反比，因此轻的车速度变化大，伤害风险更高；重的车可以降低本车乘员的伤害风险，但降低程度小于轻车伤害风险的提高程度，整体上是风险净增加。,m2,m1,如果两车速度相等，m1m2 ，小车被撞后将回弹，速度变化量大于其行驶速度,两车刚度差异的影响,假设碰撞过程车身吸能结构为塑性弹簧，弹簧受力与势能公式：F：弹簧受力x：弹簧变形量k：弹簧系数（刚度）因此有：,因为前部结构是根据单车碰撞和自身载荷设计的，因此轻的车前部刚度一般偏小。在两车对撞中，偏软的轻车变形更大，且承担
16、更大的能量吸收。如果小车刚度足够强，则反弹剧烈,两车尺寸差异的影响,保险杠高度不匹配，大车将小车发动机顶入乘员舱前端碰撞吸能结构没有发挥作用两车相撞，尺寸影响重量和刚度影响,总结,在单车事故中，轻车安全表现更好；在严重的车撞车事故中，大而重的车反而更有利。但是：轻车有利于采取主动安全控制措施，降低事故几率；重心高的大车更容易发生侧翻事故（货车转弯常见此现象）；降低平均车重能减少道路交通事故的净伤亡。轻量化对汽车安全利大于弊，碰撞测试仍然是汽车被动安全最重要的评价依据,谢谢！,更多内容请参考：汽车碰撞安全基础清华大学 周青汽车碰撞安全工程邱少波 北京理工大学出版社汽车安全性与舒适性系统德国BOSCH公司,
