乘用車高度變化對偏置碰撞B柱加速度影響研究

耿拾　顏伏伍

摘要：本文旨在研究由質量變化引起的乘用車高度變化對偏置碰撞B柱加速度影響。首先，利用經過驗證的豐田Yaris搭建C-NCAP偏置碰撞仿真模型，然后構建不同整車高度仿真模型，分析高度變化對B柱加速度的影響。結果表明，當整車高度下降較多時對B柱參考點加速度影響偏大，碰撞仿真中需要考慮質量變化引起的高度變化對碰撞仿真精度的影響

關鍵詞：C-NCAP;偏置碰撞;整車高度;B柱加速度

0 ?引言

國家統計局數據顯示，2011年至2017年，全國平均每年發生道路交通事故10萬起以上，每年因交通事故致死的人數達5.8萬人以上，受傷人數20萬人以上，直接財產損失10億元以上[1]。根據事故車輛不同碰撞重疊率的乘員傷亡分布情況可知。重疊率為30～40%的事故中乘員嚴重受傷率最高。因此，進行正面40%偏置碰撞安全性的研究對減輕交通事故中人員的傷亡具有非常重要的意義[2]。在C-NCAP偏置碰撞試驗中，車輛前端只有一側參與碰撞中能量吸收，這種碰撞工況下車身變形大，同時由于碰撞速度大，加速度因此也較大，導致車內乘員更容易受到傷害。文獻[3]表明帶有仰俯運動的追尾碰撞工況明顯比正常姿態下有更加明顯的“下鉆”趨勢，說明碰撞前的姿態對碰撞結果有一定影響。而在C-NCAP偏置碰撞試驗中會增加假人、更換液體以及拆除隨車工具等[4]，而這些會引起車輛高度變化，可能與企業給出的仿真地面線不一致。

因此，本文應用顯式非線性有限元方法，基于2018版C-NCAP偏置碰撞工況研究重量變化引起的高度變化對碰撞加速度的影響。

1 ?方法

本研究運用一輛由喬治華盛頓大學（George Washington University）的國家碰撞分析中心（National Crash Analysis Center）負責搭建的2010款豐田Yaris乘用車整車碰撞模型，該模型正碰仿真結果與NHTSA的兩次NCAP的試驗結果作比較，兩次試驗的編號分別為5677和6221[4]，驗證了CAE模型的可靠性，可以用于下一步的仿真分析。按照C-NCAP偏置碰撞要求搭建整車偏置碰撞仿真模型，取左側B柱內側底部某點作為加速度參考點，在基礎模型上對整車降低5、10、15、20、25mm模擬增加質量引起整車高度下降，共計6種碰撞工況。建立仿真模型如圖1所示。

2 ?結果

如圖2所示，不同整車高度下豐田Yaris乘用車B柱參考點加速度時間歷程略有不同。0-40ms不同整車高度下的B柱參考點加速度基本相同，40-60ms基礎整車高度、整車下移5mm和10mm基本相似，與其他高度則有較大不同。基礎整車高度、整車下移5mm和10mm在40-60ms期間的雙波峰出現時間比其他整車高度較晚且平均加速度較大。60-100ms整車下移20mm和25mm的B柱參考點加速度波形比其他整車高度波形緩但持續時間更長。

如圖3所示，不同整車高度下豐田Yaris乘用車B柱參考點加速度峰值有所不同。整體上B柱加速度峰值隨著整車高度下移呈現先增加后減小趨勢，加速度極差為2.15g，相差較大。

3 ?結論

整車高度較高時，B柱參考點加速度在60ms之前相對較大，60ms之后的波形相對陡峭;整車高度較低則剛好相反。B柱加速度峰值隨著整車高度下移呈現先增加后減小趨勢。當整車高度下降較多時對B柱參考點加速度影響偏大，碰撞仿真中需要考慮質量變化引起的高度變化對碰撞仿真精度的影響。

參考文獻：

[1]國家統計局，交通事故數據，http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.[EB/OL].http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.

[2]張焜.某車型正面40%偏置碰撞仿真分析及車體結構優化[J].汽車實用技術，2016（05）：84-86，118.

[3]甘順.基于AEB追尾碰撞的主被動安全一體化仿真分析[D].重慶理工大學，2018.

[4]C-NCAP管理規則[M].天津：中國汽車技術研究中心，2018.

[5]https：//www-nrd.nhtsa.dot.gov/database/VSR/veh/Query Test.aspx.