汽車碰撞測試是如何模擬真實事故場景的?
汽車碰撞測試主要分為實車碰撞測試和模擬碰撞測試。
實車碰撞測試包括正面碰撞,汽車以一定速度撞擊剛性壁面或障礙物,評估前部結(jié)構(gòu)強度和形變情況;側(cè)面碰撞通過模擬側(cè)面撞擊,考查汽車側(cè)面結(jié)構(gòu)強度和乘員側(cè)面保護性能;后部碰撞評估后部碰撞時座椅和頭枕的保護性能;翻車測試評估汽車在側(cè)傾或翻車事故中的保護性能,像車頂和車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。實車碰撞測試真實、多樣,但成本高、周期長。
模擬碰撞測試有有限元分析,利用軟件對汽車結(jié)構(gòu)模擬,預(yù)測不同碰撞條件下的形變和應(yīng)力分布,還有碰撞模擬軟件,輸入碰撞速度、角度和障礙物特性等參數(shù),模擬碰撞過程中汽車的行為。模擬碰撞測試靈活、快速、成本低,但對仿真模型要求高。未來,模擬碰撞測試會更成熟精確。
在后視鏡撞擊試驗方面,常見的后視鏡撞擊試驗臺類型有擺錘式、落錘式、轉(zhuǎn)鼓式等。擺錘式工作原理是車輛在規(guī)定速度下撞擊時擺錘繞垂直軸高速旋轉(zhuǎn)帶動系統(tǒng)做功,適用于轎車和微型車,具有單臂擺動方式,能通過控制力矩自動調(diào)節(jié),采用高精度傳感器,有過載保護裝置,還可設(shè)定多個工作程序。落錘式是將金屬球體從一定高度自由落下沖擊試樣表面,功能多樣,能測量沖擊力和加速度測定被試件結(jié)構(gòu)強度,能調(diào)整不同高度的沖擊速度適應(yīng)環(huán)境條件,能設(shè)置不同頻率的聲音報警信號實現(xiàn)聲光提示,還能設(shè)置不同撞擊點模擬實際交通事故中的撞擊情況,也可用于材料力學(xué)性能測試。
進行后視鏡撞擊試驗時,要考慮試驗臺的激勵能力能否產(chǎn)生合乎試驗要求的嚴酷等級和波形容差,還要考慮負載能力,負載通常由試驗樣品和必要夾具構(gòu)成,負載能力大的試驗設(shè)備更靈活,可利用配重改善波形減小波形畸變。沖擊激勵的方向也很重要,大多數(shù)試驗臺只能產(chǎn)生一個方向的沖擊激勵,對于要求多方向沖擊試驗的樣品,要考慮安裝臺面是否容許倒置等情況。沖擊、碰撞試驗夾具也很關(guān)鍵,好的夾具應(yīng)是一個合格的機械濾波器具有諧振特性,諧振峰高低取決于阻尼大小,夾具優(yōu)劣的鑒別方法有在振動臺上實測其頻率特性曲線或在實際試驗設(shè)備上同時測量臺面中心和檢測點的沖擊波形。不同的后視鏡撞擊試驗臺有各自的制作標準、用途和主要結(jié)構(gòu)。
汽車碰撞安全試驗是綜合評價汽車安全性能的重要方法,讓汽車以特定速度駛向固定或移動的障礙物,模擬真實交通事故中的碰撞情況。在碰撞試驗中,汽車會以 48.3 千米每時的國際標準碰撞速度駛向質(zhì)量為 80 噸的國際標準碰撞試驗臺,沖擊力巨大。試驗車撞在試驗臺上后,技術(shù)人員會立刻查看車輛受損情況,比如兩側(cè)安全氣囊是否爆開、安全帶是否發(fā)揮有效作用、前排擋風(fēng)玻璃是否破碎、成員是否安全無損、四個車門是否能正常開啟等。同時還會取出安裝在成員身上的各種傳感器,通過計算機得到碰撞實驗的各項數(shù)據(jù)。
我國的汽車碰撞試驗規(guī)程和國際類似,主要包括正面 100%重疊剛性壁障碰撞試驗、可變形移動壁障側(cè)面碰撞試驗、正面 40%重疊可變形壁障碰撞試驗、鞭打試驗等。
60 年前,奔馳推出的底盤代號為 W111 的豪華轎車 220、220S 以及 220SE ,首次實踐了安全車身結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過在車輛的前后兩部分設(shè)計緩沖區(qū),從而在碰撞中得以吸收碰撞的能量,將乘員艙最大程度地保存完整。沃爾沃汽車安全中心可以模擬和再現(xiàn)各種類型的車禍現(xiàn)場,除了常見的碰撞測試,還能實現(xiàn)各種角度的兩車對撞、撞墻、撞柱、側(cè)翻、翻滾等實驗,還有特別的路面偏離保護系統(tǒng)測試。碰撞測試的加速由電機帶動車輛下方的牽引繩完成,激光測距儀計算車輛位置,高速攝像機捕捉碰撞動態(tài)過程,每個車型碰撞測試前有大概兩周準備時間,碰撞時車內(nèi)放入遍布傳感器的測試假人,碰撞后分析假人傳感器記錄的數(shù)據(jù)判斷受傷程度,還能進行大規(guī)模數(shù)據(jù)模擬和有限元計算。