乘用車內(nèi)部凸出物頭型吸能試驗方法分析與研究

張超 呂仕爽 李勛 李永剛 張龍

摘? 要：GB11552-2009《乘用車內(nèi)部凸出物》標(biāo)準(zhǔn)作為國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)之一，對車內(nèi)許多構(gòu)件的吸能性提出了要求。本文通過分析GB11552-2009中的有關(guān)技術(shù)要求，探討了頭型吸能試驗方法，通過實(shí)例比較介紹了乘用車內(nèi)部構(gòu)件吸能性試驗，希望能給整車廠設(shè)計人員提供參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)部凸出物;頭型;吸能試驗

中圖分類號：U467.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1005-2550（2019）02-0061-04

前言

我國汽車工業(yè)一直保持著高速發(fā)展，汽車保有量也位居全球前列，在汽車與人們生活越來越緊密的同時，汽車車輛安全越來越被人們重視，在許多重大交通事故中，由于車內(nèi)凸出物導(dǎo)致車內(nèi)乘員受到傷害的案列層出不窮。為了保護(hù)車內(nèi)乘員的安全，我國于2009年1月1日強(qiáng)制實(shí)施了GB11552-2009《乘用車內(nèi)部凸出物》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對M1類乘用車內(nèi)部凸出物的尺寸、吸能性等做出了要求，以減輕在發(fā)生事故的時候這些構(gòu)件對人體造成的傷害。其中頭型吸能性通過模擬車內(nèi)乘員發(fā)生交通事故時，頭部與車內(nèi)構(gòu)件撞擊產(chǎn)生的傷害，其作為一個重要檢測項目貫穿了整個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。本文主要介紹了頭型吸能試驗方法，同時結(jié)合實(shí)際檢測工作中的頭型吸能試驗案例，介紹了乘用車內(nèi)部構(gòu)件吸能性試驗過程，并對實(shí)際試驗操作中的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析并提出解決辦法。

試驗時，調(diào)整試驗設(shè)備臂長與提供的參數(shù)L一致，調(diào)整擺錘的角度與提供的參數(shù)θ及ζ一致，在擺錘球頭上標(biāo)記L1、L2距離以確定接觸點(diǎn)C點(diǎn)位置。試驗設(shè)備沿車輛縱向平面、橫向平面以及鉛垂面方向移動使得球頭撞擊接觸點(diǎn)C點(diǎn)與測試樣品標(biāo)記點(diǎn)重合，設(shè)置撞擊速度V=24.1km/h（對于覆蓋安全氣囊的蓋板，撞擊速度為19.3km/h）。

1.2? ?頭型水平?jīng)_擊試驗

由于結(jié)構(gòu)限制，有些構(gòu)件的頭型吸能試驗無法采用擺錘方式進(jìn)行試驗，可以按照標(biāo)準(zhǔn)要求，采用這種頭型水平?jīng)_擊試驗的等效方法予以代替。該裝置由一剛性全程導(dǎo)向直線撞擊頭型（見圖3）所示，該撞擊頭型為一個質(zhì)量為6.8kg、直徑為165mm的半球形剛性頭型。

試驗時，試驗設(shè)備沿車輛縱向平面、橫向平面以及鉛垂面方向移動使得球頭撞擊接觸點(diǎn)C點(diǎn)與測試樣品標(biāo)記點(diǎn)重合（見圖3）即可，設(shè)置撞擊速度V=24.1km/h（對于覆蓋安全氣囊的蓋板，撞擊速度為19.3km/h）。

2? ? 乘用車內(nèi)部構(gòu)件吸能試驗案列分析對比

2.1? ?以下選取了同一款車型的儀表臺樣品分別進(jìn)行擺錘沖擊試驗和頭型水平?jīng)_擊試驗

2.1.1 擺錘沖擊試驗

在頭碰區(qū)域內(nèi)選取了乘員側(cè)格柵撥鈕中心處作為碰撞點(diǎn)。設(shè)置撞擊速度V=24.1km/h，撞擊點(diǎn)臂長L=790.3mm，撞擊接觸時擺錘與鉛垂面的夾角θ=54.33°，撞擊接觸時擺錘與車輛縱向平面的夾角ζ= -18.93°，L1=23.0mm，L2=18.9mm。

2.1.2 頭型水平?jīng)_擊試驗

選取同一車型儀表臺樣件，在頭碰區(qū)域內(nèi)選取了乘員側(cè)格柵撥鈕中心處作為碰撞點(diǎn)。設(shè)置撞擊速度V=24.1km/h。

2.1.3 試驗結(jié)果分析

試驗結(jié)果（見圖4），通過對同一車型儀表臺同一個點(diǎn)分別進(jìn)行擺錘沖擊試驗和頭型水平?jīng)_擊試驗，擺錘沖擊試驗后，G3ms=67.0g，有大范圍危險凸出物，球體在撞擊到儀表臺后侵入角為7.1°，侵入量為11mm;頭型水平?jīng)_擊試驗，G3ms=55.78g，有小范圍危險凸出物，球體在撞擊到儀表臺后侵入量為5.0mm。兩種試驗結(jié)果雖然都不滿足吸能試驗要求，但是通過試驗后數(shù)據(jù)比對，擺錘沖擊試驗撞擊時頭型受力更接近實(shí)際碰撞事故發(fā)生時的狀態(tài)，所以對于儀表臺類似構(gòu)件擺錘沖擊試驗?zāi)芨玫哪M在碰撞事故發(fā)生時人體頭部所受到的傷害，試驗時選取該方法較為合理。

2.2? ?以下選取了同一款車型的把手樣品分別進(jìn)行擺錘沖擊試驗和頭型水平?jīng)_擊試驗

2.2.1 擺錘沖擊試驗

選取了把手前端處作為碰撞點(diǎn)。設(shè)置撞擊速度V=24.1km/h，撞擊點(diǎn)臂長L=790mm，撞擊接觸時擺錘與鉛垂面的夾角θ=55.0°，撞擊接觸時擺錘與車輛縱向平面的夾角ζ= -20.5°，L1=0mm，L2=70.5mm。

2.2.2 頭型水平?jīng)_擊試驗

選取同一車型把手樣件，撞擊點(diǎn)位置也相同（把手前端處）。設(shè)置撞擊速度V=24.1km/h。

2.2.3 試驗結(jié)果分析

試驗結(jié)果（見圖5），通過對同一車型把手同一個點(diǎn)分別進(jìn)行擺錘沖擊試驗和頭型水平?jīng)_擊試驗，擺錘沖擊試驗后，G3ms=27.1g，無危險凸出物，由于結(jié)構(gòu)空間限制，球體在撞擊到把手后直接砸到下面的緩沖墊;頭型水平?jīng)_擊試驗，G3ms=73.2g，無危險凸出物，球體在撞擊到把手后侵入量為10mm。兩種試驗結(jié)果雖然都滿足吸能試驗要求，但是通過試驗后數(shù)據(jù)比對，由于結(jié)構(gòu)空間限制，把手?jǐn)[錘沖擊試驗受力沒有集中在測試構(gòu)件表面，大部分受力集中到緩沖墊上，不能體現(xiàn)實(shí)際碰撞事故發(fā)生時的狀態(tài)，試驗效果不能很好的體現(xiàn)把手的吸能性能。而頭型水平?jīng)_擊試驗時試驗受力集中在測試構(gòu)件表面，撞擊時頭型受力更接近實(shí)際碰撞事故發(fā)生時的狀態(tài)，試驗效果能完好體現(xiàn)把手的吸能性能，所以對于把手構(gòu)件，頭型水平?jīng)_擊試驗?zāi)芤愿鼝毫拥臓顟B(tài)模擬在碰撞事故發(fā)生時人體頭部所受到的傷害，試驗時選取該方法較為合理。

3? ? 總結(jié)語

通過以上試驗方法研究以及實(shí)例試驗對比，可以得出對于不存在結(jié)構(gòu)空間限制的構(gòu)件如儀表臺、副儀表臺吸能試驗選用擺錘沖擊法能更好的模擬在碰撞事故發(fā)生時人體頭部所受到的傷害，對于一些結(jié)構(gòu)空間限制的構(gòu)件如把手、頂蓋構(gòu)件等選用水平?jīng)_擊法能更好的模擬在碰撞事故發(fā)生時人體頭部所受到的傷害。

吸能試驗?zāi)M了碰撞事故發(fā)生時，人體頭部與車內(nèi)構(gòu)件發(fā)生撞擊的狀態(tài)。所以通過吸能試驗的結(jié)果分析，可以考核車內(nèi)乘員在發(fā)生事故的時候受到的傷害，驗證本文列舉的構(gòu)件質(zhì)量與安全性能。本文主要介紹了頭型吸能試驗方法，同時結(jié)合實(shí)際檢測工作中的頭型吸能試驗案例，介紹了乘用車內(nèi)部構(gòu)件吸能性試驗過程，希望能給那些對GB11552標(biāo)準(zhǔn)吸能試驗有疑問的主機(jī)廠設(shè)計人員有所幫助。

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