淺析汽車保險杠系統(tǒng)碰撞性能研究

王猛

摘 要：汽車的安全性是自汽車工程正式投入生產(chǎn)以來都極為重要的一個話題，近年來隨著汽車工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，人們對汽車安全性能的需求更加強(qiáng)烈，汽車在制造過程中對安全性能方面投入更多的精力。各個汽車生產(chǎn)商更多數(shù)從汽車安全性能的角度以達(dá)到吸引顧客的目的，因此在汽車的生產(chǎn)過程中，對汽車安全例如耐撞性能方面的設(shè)計(jì)成為了至關(guān)重要的步驟之一。作為汽車的設(shè)計(jì)人員不僅僅要保證駕駛?cè)思俺塑嚾嗽谑鹿拾l(fā)生時的安全，還應(yīng)該對汽車在遭受碰撞后的可維修性進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)，因此在汽車碰撞過程中的耐撞過程中的重要部件之一的汽車前保險杠的耐撞性極為重要。

關(guān)鍵詞：保險杠;碰撞分析;碰撞性能

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在參照歐盟ECER42的法規(guī)制定標(biāo)準(zhǔn)的前提下，根據(jù)對汽車前后的保護(hù)裝置評價標(biāo)準(zhǔn)制定了GB17354-1998，該規(guī)定中的內(nèi)容與歐盟所提出的ECER42規(guī)定要求基本相同。例如在規(guī)定的新車評價程序中，對生產(chǎn)汽車的安全性能提出了更高的要求。此法規(guī)與汽車碰撞安全法規(guī)不同的是，NCAP是由政府、保險公司以及消費(fèi)者組織等相關(guān)人員或機(jī)構(gòu)共同探討并制定的，因此，它提出的評價標(biāo)準(zhǔn)以及測試條件往往比法規(guī)所提出的規(guī)定更加嚴(yán)格。為了促進(jìn)我國汽車行業(yè)制造的產(chǎn)品安全技術(shù)的水平能夠更好更快發(fā)展，實(shí)現(xiàn)成功降低道路交通安全產(chǎn)生事故的傷亡率，并達(dá)成形成汽車和諧社會的目標(biāo)，我國汽車技術(shù)研究中心于2006年推行了中國新車評價規(guī)程（C-NCAP）。并在2018年版的C-NCAP管理規(guī)章中增加了在汽車生產(chǎn)過程中對行人保護(hù)試驗(yàn)以及相關(guān)的評價要求，各大汽車工程廠商在新型汽車的開發(fā)過程中，將對汽車保險杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面投入更多的精力，已經(jīng)著手在生產(chǎn)過程中增加了行人保護(hù)下橫梁，這將在行人與汽車發(fā)生碰撞時，該項(xiàng)設(shè)計(jì)可以適當(dāng)改變?nèi)梭w的運(yùn)動軌跡，以達(dá)到防止人腿部卷入車底的目的。

2 碰撞性能研究方法

2.1 碰撞試驗(yàn)分析

在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，碰撞試驗(yàn)可以分為兩種形式：實(shí)車碰撞試驗(yàn)和模擬碰撞試驗(yàn)（臺車試驗(yàn)）。其中，實(shí)車碰撞試驗(yàn)是指用生產(chǎn)出來的整車按照規(guī)定中的相關(guān)制度以及規(guī)范進(jìn)行的相關(guān)碰撞試驗(yàn)，通過這種試驗(yàn)方式，能夠確切檢查新開發(fā)的車輛是否滿足車輛出廠銷售的基本要求以及相關(guān)制度法規(guī)規(guī)定的要求。在進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)時，涉及到的汽車零部件較多，制造樣車會發(fā)生較高的成本消耗，并且此類試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)，在進(jìn)行試驗(yàn)以及試驗(yàn)過后收尾工作中的花費(fèi)都較高。除此之外，還需要根據(jù)事故可能發(fā)生的多樣性來進(jìn)行多種場景的設(shè)定，因?yàn)樵谑鹿拾l(fā)生過程中總會受到多重因素的影響，故進(jìn)行試驗(yàn)的條件不能完全相同。盡管這種方法相對耗時耗力，也會消耗相對較多的成本，但實(shí)車碰撞的試驗(yàn)方法是最接近真是事故的場景，這也是針對駕駛員及乘車人在事故發(fā)生時的狀態(tài)以及對車輛安全性能的考量最為直接并且有效的方法。因此相較于其他的模擬試驗(yàn)方法，我們更傾向于選擇真實(shí)碰撞的方式來對車身的整體性能以及前保險杠的相關(guān)性能進(jìn)行考量。例如NCAP以及IIHS，這二者便是通過對市場上購買的新車進(jìn)行嚴(yán)格以及全面性的實(shí)車碰撞測試。

臺車碰撞試驗(yàn)所指的是對整車碰撞試驗(yàn)進(jìn)行的一種簡化模擬形式，我們通過借助試驗(yàn)臺車來模擬實(shí)車的約束條件，確認(rèn)汽車零部件的碰撞。臺車試驗(yàn)相對實(shí)車碰撞的試驗(yàn)方法，有效地降低了試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的成本，可以進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)等操作，也適當(dāng)?shù)乜s短了研究周期。

2.2 碰撞仿真分析

通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行車輛碰撞性能的研究盡管能做到真實(shí)，但仍舊存在著一些不可避免的局限性。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及建模等技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，與前文所述的試驗(yàn)方法進(jìn)行對比后，發(fā)現(xiàn)該研究方式主要有以下優(yōu)勢：

（1）對開發(fā)成本的節(jié)約。通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真的試驗(yàn)方法，不需要進(jìn)行整車的破壞性試驗(yàn)，也大大減少了電器等硬件設(shè)備的使用，大量地節(jié)省了物力和人力成本。

（2）縮短開發(fā)周期。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及開發(fā)的過程中，對CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真計(jì)算分析，及時進(jìn)行了有關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以此達(dá)到縮短零部件開發(fā)周期的目的。

（3）具有良好的可重復(fù)性。計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)在設(shè)計(jì)操作的過程中不受外部條件因素的影響，研究者可以在試驗(yàn)過程中通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行外部條件的模擬。因此，通過改變某一變量的方式進(jìn)行試驗(yàn)，很容易就可以獲取該參數(shù)對于碰撞性能的影響。

（4）可以獲得任意所需數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和整理時，計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)可以不受試驗(yàn)設(shè)備以及進(jìn)行檢測的位置的限制，只要在對應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)建立局部的坐標(biāo)，就可以獲得所需數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

根據(jù)超靜定結(jié)構(gòu)的力法求解理論以及有限元理論分析，在以汽車工程為實(shí)際應(yīng)用背景的前提下，將我國國產(chǎn)汽車行業(yè)中的乘用車的前保險杠作為首要研究對象，通過該機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的試驗(yàn)研究表明，在進(jìn)行滑動軸承可視化研究所有的汽車零部件時，需要做到各部分程序都進(jìn)行精細(xì)加工，嚴(yán)格按照制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行;通過對工藝路線的討論，對工藝路線和工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)貎?yōu)化處理，以達(dá)到保證試件的各方面標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到要求，將試驗(yàn)結(jié)果投入使用，更進(jìn)一步地促進(jìn)我國汽車制造業(yè)的發(fā)展，通過這樣的試驗(yàn)也能夠做到在汽車行業(yè)高速發(fā)展的過程中保證車輛的安全性能。

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