汽车前端结构的行人大腿碰撞保护性能研究-绵羊汽车生活记录

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CAERI智库，用心于汽车界限学问的创筑与分享，与行业对话，与全国对话。依托中国汽研的汽车技巧研发才智、试验斟酌、搜检检测等上风资源，促使汽车界限的斟酌与革新，悉力打制具有环球影响力的汽车智库。

摘要：先容了Euro NCAP近几年上腿型障碍WAD775的试验结果，以及针对该功能，汽车前端的制型优化和组织计划设施。以某车型为例，采用HyperMesh软件筑设了其前端上腿型障碍WAD775有限元模子并举行仿真阐发。从零部件组织优化角度，提出对保障杠本体及其附件举行个人组织弱化的更始计划。经历阐发，采用新计划的车型该项得分从2.963分提拔至满分6分。

中国事样板的以同化交通为主的国家，行人伤亡数目大，占交通事件物化人数中的26%。图1显示了国内（以长沙市交通事件统计数据为例）和外洋（以德国为例）的行人事件中人体毁伤部位分散环境 [1-3]。由图可知，熟行人事件中人体头部、下肢、骨盆的受伤所占比例较高。

目前，国表里的圭表准则及测评规程中含有针对行人庇护的骨盆和大腿危害测试的有：Euro NCAP 包蕴了上腿型障碍WAD775试验，EC 78/2009 包蕴了上腿型障碍动员机罩前缘试验（监测项）。2017年7月20日揭晓的中国保障汽车平和指数（China Insurance Automotive Safety Index，C-IASI）将上腿型障碍WAD775试验行为监测项，其余准则均未对此做出轨则，表1对各行人庇护准则的试验项目举行了汇总比对。

Euro NCAP于1997年引入大腿对动员机罩前缘的试验，用于评估正在涉及成人的车辆碰撞事件中骨盆和大腿部受伤的潜正在危害。诈骗成人大腿部碰撞器正在障碍速率为40km/h的工况下发展一系列碰撞试验，并于2015年更新，引入了大腿对动员机罩WAD775的试验。

按照2009～2012年间Euro NCAP揭晓的结果统计，仅有约1/3的Euro NCAP五星车型获取大于2分的大腿庇护收获。其测评设施、阈值设定等受到越来越众质疑。正在众家主机厂和汽车行业机闭的研商斟酌下，Euro NCAP于2015年将试验工况由上腿型障碍动员机罩前缘更新为上腿型障碍WAD775，并对障碍点身分、障碍能量及免试能量等做出了妥善调理。

2014～2018年Euro NCAP行人庇护测试结果中，骨盆试验实质的得分环境汇总如图 2 所示。2015年该试验项目做了更新后，试验难度低落，得分逐年趋好。

上腿型障碍WAD775试验是以上腿型障碍器代替行人大腿，以障碍器受到的最大弯矩M和协力F行为危害评判目标[4]，睹表2。

碰撞点身分瞄准WAD775线，每个碰撞点的撞击角度α如图2所示。碰撞进程中，表面碰撞能量按照以下公式谋划：

Euro NCAP轨则，碰撞能量小于160J可宽免这项试验，默认满分。碰撞能量的巨细仅取决于每个碰撞点的碰撞角度α。即：

谋划得出，当α＞44.7°时知足条目，即WAD930和IBRL的连线越挨近程度，碰撞角度α越大。车辆前部制型越扁平，越能消浸 WAD930的高度。碰撞角度α与车辆前部制型、防撞横梁高度相闭。上腿型障碍WAD775试验的碰撞能量上下对危害目标具有明显影响，而碰撞能量由车辆前部几何参数决断。因而，正在外制型计划初期，以消浸碰撞能量输入为宗旨对车型外轮廓举行计划，将会有用降低其上腿型碰撞防护功能，如图3所示。

碰撞能量必定的环境下，按照碰撞能量公式E=F×S，内部碰撞吸能空间S越大，碰撞力F越小。正在车辆拓荒总安顿阶段，正在知足其它功能的底子上，动员机罩下端预留更众的变形区间，并推敲将零部件硬点、特性点等伤害点尽大概安顿正在测试区域除外，以规避危害[7]。

一样上腿型障碍WAD775失分点闭键齐集正在动员机罩罩盖锁、大灯、水箱上横梁、保障杠上维持件等加紧件组织处，这些组织一样个人刚度较大，必要对其举行个人的组织优化，弱化上腿型碰撞对象上的维持强度，正在碰撞进程中宽裕变形[8]。如：片面现有车型中正在车大灯、翼子板的装置机构上采用了具体溃缩吸能装备，以改革个人碰撞缓冲结果，或采用新型质料，使其易于破裂、变形。将保障杠蒙皮装置正在可溃缩支架上，支架刚度弱。当上腿型障碍WAD775时，宽裕诈骗变形空间，消浸行人骨盆受到的障碍力，如图5所示。

根据规程恳求划包络线，转角基准点，确定上腿型障碍WAD775试验区域，并间隔100 mm标帜一个grid点，该车型共13个grid点。为验证后续有限元模子的无误性，试验选取U5、U3、U0、U-2、U-4、U-6共6个试验点，试验结果睹表3。底子车上腿型障碍WAD775试验得分为：2.963分。

采用HyperMesh软件筑设仿线所示，根据实车参数树立零件的质料和厚度，并通过焊接、螺栓、搭钮等格式筑设各部件之间的相联联系。阐发只截取车辆A柱及之前片面[9]，拘束车辆截面的6个自正在度。前保障杠及其附件的材质为塑料件，强度低且韧性差，正在碰撞进程中容易产生断裂失效等题目。为挨近真正环境，对枢纽变形零部件树立断裂失效模子，以降低谋划精度。

如图7所示，有限元模子撞击身分，以U3、U-6两个点的上腿型障碍WAD775碰撞仿真阐发为例，比照功能目标的仿真和试验弧线所示。试验和仿真结果峰值挨近，差错最大不超出12%，弧线走势划一，正在工程精度恳求周围内，以为模子切确可用。

阐发车体内部组织，前保障杠内部空间小，零部件构造紧凑，没有可能诈骗的变形空间。仿真碰撞进程中，前保障杠蒙皮及其隶属零部件具体组织偏硬，变形不宽裕。此中，前保障杠中维持架组织强，变形小，是上腿型受挤压变形进程中的最大组织硬点。摸底试验中，该零件也显现了差异水平的扯破和断裂。通过众轮仿真谋划，最终确定的优化计划睹表5。

仿线碰撞点，优化前后的仿线。碰撞协力、胫骨弯矩值均有必定幅度的消浸。将优化计划工程化，并举行试验验证。从U1初阶选点，沿车辆向右间隔一个grid点选一个试验点，试验结果睹表 7。优化后各点的试验得分均为1.000分，上腿型总得分为6.000分。

（1）本文总结出行人大腿碰撞庇护与车辆前端的外制型计划、总安顿及联系零部件个人组织计划联系。功能优化恪守优化能量汲取、填补变形空间的计划规定。

（2）对某车型的保障杠蒙皮及联系附件组织举行个人弱化，通过仿真和试验表明，对保障杠蒙皮及内部组织举行有用计划更始可能消浸碰撞事件中对行人大腿的危害。