轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性研究

劉科志　張鵬

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平在不斷的提升，汽車(chē)已經(jīng)不再屬于奢侈品，而是以普通商品的方式步入了千家萬(wàn)戶，成為了人們主要的出行工具。汽車(chē)在設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中，必須要考慮其安全性，如果汽車(chē)的安全性能不達(dá)標(biāo)，在發(fā)生交通事故的時(shí)候，會(huì)增加人員傷亡的幾率，提升事故的嚴(yán)重性。在汽車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)中，側(cè)面B柱是一個(gè)非常重要的部分 ，減少側(cè)面B柱碰撞損傷是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，汽車(chē)側(cè)面結(jié)構(gòu)的防撞能力也是汽車(chē)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的重點(diǎn)。本文對(duì)轎車(chē)側(cè)面柱碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行分析，并且提出了幾點(diǎn)相關(guān)性淺見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：轎車(chē)側(cè)面B柱;安全性;碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)

1 引言

轎車(chē)側(cè)面B柱是汽車(chē)的重要組成部分，如果這個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性不足，會(huì)直接的威脅到轎車(chē)駕駛?cè)藛T的生命。近年來(lái)隨著轎車(chē)數(shù)量的增加和交通情況的越發(fā)復(fù)雜，轎車(chē)的安全性已經(jīng)受到了社會(huì)的廣泛重視，在這樣的社會(huì)背景下，轎車(chē)側(cè)面柱碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)的安全性必須要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，才能給人們提供安全的駕駛環(huán)境，減少各種交通事故帶來(lái)的影響。下文對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。

2 轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，隨著人們生活條件的提升，對(duì)汽車(chē)的要求也在不斷的提升，汽車(chē)行業(yè)必須要做出相應(yīng)的改變，順應(yīng)時(shí)代的需要，逐漸的提升汽車(chē)的安全性，引入先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)力的轎車(chē)側(cè)面柱，提升車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性能。但是在當(dāng)前的汽車(chē)設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，對(duì)汽車(chē)的碰撞方面的檢測(cè)工作缺乏應(yīng)有的重視，認(rèn)識(shí)上的缺失直接的造成了汽車(chē)碰撞測(cè)試的相關(guān)設(shè)備存在嚴(yán)重的不完善的現(xiàn)象，從而給汽車(chē)帶來(lái)了許多的安全隱患。在這一點(diǎn)上看，國(guó)外的一些國(guó)家，特別是西方的發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車(chē)碰撞測(cè)試意識(shí)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的強(qiáng)于我國(guó)，比如德國(guó)、英國(guó)等一些汽車(chē)制造強(qiáng)國(guó)，汽車(chē)碰撞測(cè)試的設(shè)備非常的完善，已經(jīng)形成了一套相對(duì)完善的體系。汽車(chē)的碰撞測(cè)試主要包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容，第一方面為汽車(chē)的整體安全性測(cè)試，第二方面為轎車(chē)側(cè)面柱的碰撞測(cè)試，通過(guò)這兩個(gè)方面的測(cè)試，可以為汽車(chē)的設(shè)計(jì)制造提供強(qiáng)有力的依據(jù)，根據(jù)碰撞測(cè)試的結(jié)果，汽車(chē)制造行業(yè)可以及時(shí)的得出汽車(chē)結(jié)構(gòu)中存在的不足，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)和完善，提升汽車(chē)的安全性。在這一點(diǎn)上看，我國(guó)的汽車(chē)制造行業(yè)還有許多不足，需要向發(fā)達(dá)國(guó)家借鑒相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，并且要對(duì)轎車(chē)側(cè)面柱碰撞安全性結(jié)構(gòu)測(cè)試給予高度的重視，打造安全性極高的汽車(chē)，推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)的發(fā)展。

3 轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性分析

轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞車(chē)身結(jié)構(gòu)安全性測(cè)試是一項(xiàng)非常重要的工作，也是汽車(chē)制造行業(yè)必須要重視的工作內(nèi)容。在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中，主要分析以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

3.1 轎車(chē)側(cè)面B柱損傷中生物力學(xué)理論分析

隨著我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)的不斷進(jìn)步轎車(chē)側(cè)面柱碰撞乘員傷害已經(jīng)成為了汽車(chē)安全性檢測(cè)工作中的重要內(nèi)容，而且也是當(dāng)前汽車(chē)安全研究工作的主要工作之一。由于汽車(chē)的機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在汽車(chē)發(fā)生碰撞之后，汽車(chē)的內(nèi)部特別是駕駛室中會(huì)受到各種力的沖擊，這些力來(lái)自于汽車(chē)的各種構(gòu)件，給汽車(chē)乘員帶來(lái)很大的傷害，另外，由于物理慣性的作用，汽車(chē)在受到撞擊以后，人體會(huì)受到加速度帶來(lái)的力，如果這個(gè)力過(guò)大，超出了汽車(chē)駕駛?cè)藛T的身體最大承受極限，就會(huì)對(duì)汽車(chē)乘員造成不同程度的傷害，使汽車(chē)乘員失去一些生理功能。另外，通過(guò)這樣的測(cè)試方式，可以對(duì)汽車(chē)乘員的損傷機(jī)理有一個(gè)更加深入的了解，對(duì)傷害的類型也有一個(gè)更加全面的把握。汽車(chē)在行駛的過(guò)程中，發(fā)生碰撞以后，對(duì)人體的傷害作用力主要來(lái)自于外部荷載，汽車(chē)的防護(hù)裝置會(huì)在一定程度上減少外部荷載，人體在受到外部荷載以后，會(huì)發(fā)生生物力學(xué)響應(yīng)，如果這個(gè)生物力學(xué)響應(yīng)大于人體的最大承受能力，就會(huì)產(chǎn)生不同方式的損傷機(jī)理，這個(gè)外部荷載會(huì)傳遞到人體的其他部位，給人體帶來(lái)傷害。

3.2 轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞中的力學(xué)分析

在汽車(chē)的使用過(guò)程中，汽車(chē)的碰撞是非常常見(jiàn)的一種情況，但是在碰撞發(fā)生的時(shí)候，轎車(chē)側(cè)面B柱的碰撞比較常見(jiàn)。轎車(chē)在發(fā)生碰撞以后，轎車(chē)的整體加速可以使用如下方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算：ag=ap+ag/p=a+ha，在這公式中，ag是轎車(chē)的總體的加速度，這個(gè)加速度指的是重心位置的，公式中的ap是指轎車(chē)側(cè)面B柱和轎車(chē)其他結(jié)構(gòu)接觸位置的加速度，這也是轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞測(cè)試的重點(diǎn)位置，h指的是一種沖擊帶來(lái)的力臂，公式中的a表示的是轎車(chē)側(cè)面柱發(fā)生碰撞過(guò)程中轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的加速度。這個(gè)公式通過(guò)總結(jié)，可以得出牛頓的力學(xué)定律F=mag，轎車(chē)在發(fā)生碰撞以后，碰撞過(guò)程符合角動(dòng)量守恒定律，通過(guò)公式可以通過(guò)如下方式來(lái)進(jìn)行表示：Fh=Ia=mk2a，在這個(gè)物理學(xué)公式中，K指的是旋轉(zhuǎn)半徑，F(xiàn)=M（a+ha），通過(guò)這些公式的計(jì)算，可以得出轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的總體的加速度。

3.3 轎車(chē)側(cè)面B柱發(fā)生碰撞仿真分析

在轎車(chē)側(cè)面B柱碰撞的過(guò)程中，移動(dòng)壁障是當(dāng)前最常見(jiàn)的一種仿真模型，在我國(guó)當(dāng)前的汽車(chē)制造設(shè)計(jì)行業(yè)中應(yīng)用的比較廣泛，為了提升移動(dòng)壁障的專業(yè)性，我國(guó)的政府部門(mén)對(duì)移動(dòng)壁障的性能做出了明確的規(guī)定，給轎車(chē)側(cè)面B柱仿真碰撞提出了更加詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)條件。在轎車(chē)側(cè)面柱仿真碰撞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通常要使用汽車(chē)模型，汽車(chē)模型的質(zhì)量為1.65t，在汽車(chē)模型中，有限元網(wǎng)格的數(shù)量大約為557141個(gè)，汽車(chē)模型必須要具備一個(gè)初始的速度，轎車(chē)側(cè)面柱仿真碰撞試驗(yàn)的速度為14.772m/s，汽車(chē)具有初始速度以后，汽車(chē)與MDB的接觸面積會(huì)逐漸的增加。在這樣的狀態(tài)下，轎車(chē)側(cè)面的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出了一種另類的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)會(huì)逐漸的變軟，同時(shí)，汽車(chē)側(cè)面的形變速度也會(huì)逐漸的增加，這種速度如果一直保持，會(huì)給汽車(chē)駕駛?cè)藛T和汽車(chē)的乘客安全帶來(lái)極大的威脅，帶來(lái)許多的安全風(fēng)險(xiǎn)。在正常的情況下，汽車(chē)發(fā)生側(cè)面碰撞的時(shí)候，會(huì)發(fā)生兩個(gè)碰撞過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)發(fā)生的，在這里被稱之為一次碰撞與二次碰撞。一次碰撞主要是指汽車(chē)與其他物體之間發(fā)生的直接碰撞，二次碰撞指的是汽車(chē)駕駛?cè)藛T和乘客與汽車(chē)內(nèi)部構(gòu)件發(fā)生的碰撞，二次碰撞是由于一次碰撞產(chǎn)生的慣性而發(fā)生的，兩者在時(shí)間上沒(méi)有明顯的區(qū)別。在汽車(chē)發(fā)生碰撞以后，汽車(chē)內(nèi)部人員受到傷害的原因主要可以分為以下幾個(gè)原因：第一，汽車(chē)的速度過(guò)快，與其他物體發(fā)生碰撞以后，汽車(chē)產(chǎn)生了非常大的加速度，受慣性的影響，這種加速度會(huì)作用在人體上，超出人體承受的極限值，從而對(duì)人體的生理機(jī)能產(chǎn)生危害，造成人體器官的損傷;第二，汽車(chē)在發(fā)生碰撞以后，外部的物體特別是堅(jiān)硬尖銳的物體，可能會(huì)進(jìn)入到汽車(chē)內(nèi)部，給人體造成直接的傷害，比如扎傷和擠壓傷害等;第三，在第一次碰撞發(fā)生的同時(shí)，汽車(chē)的側(cè)面會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重形變，這種變化會(huì)加劇汽車(chē)事故的嚴(yán)重程度，汽車(chē)內(nèi)部人員與汽車(chē)之間的傷害面積會(huì)增加。這種情況會(huì)引發(fā)汽車(chē)二次碰撞產(chǎn)生的傷害。另外，作為汽車(chē)的重要防護(hù)支撐結(jié)構(gòu)，汽車(chē)防撞桿位置必須要合理，而且汽車(chē)防撞桿的強(qiáng)度也必須要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能在碰撞發(fā)生的時(shí)候，減少事故對(duì)人員的傷害，減少第一次碰撞和二次碰撞的嚴(yán)重程度，如果防撞桿的這兩個(gè)方面設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，就會(huì)整體的降低汽車(chē)的安全性能，在這樣的情況下，汽車(chē)會(huì)在發(fā)生碰撞的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更加明顯的形變，這種形變會(huì)直接的提升二次碰撞產(chǎn)生的危害，給汽車(chē)的駕駛?cè)藛T和汽車(chē)的乘坐人員帶來(lái)更加嚴(yán)重的安全隱患。汽車(chē)在使用的過(guò)程中，發(fā)生碰撞的方式有很多，其中最主要的碰撞方式有汽車(chē)的側(cè)面碰撞和汽車(chē)的障礙物碰撞，其中汽車(chē)的側(cè)面碰撞會(huì)對(duì)汽車(chē)的駕駛?cè)藛T和汽車(chē)內(nèi)部的乘客造成嚴(yán)重的安全威脅，這就需要汽車(chē)制造行業(yè)要在轎車(chē)側(cè)面B柱上下功夫，通過(guò)提升轎車(chē)側(cè)面B柱的強(qiáng)度和設(shè)計(jì)合理性，來(lái)增加汽車(chē)的使用安全性，這樣可以使汽車(chē)在發(fā)生側(cè)面碰撞的過(guò)程中，減少二次碰撞帶來(lái)的形變，從而降低汽車(chē)側(cè)面碰撞給人們帶來(lái)的傷害，這也是推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)進(jìn)步的一種非常重要的方式。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前汽車(chē)已經(jīng)成為了人們的主要代步工具，隨著人們生活水平的提升，汽車(chē)市場(chǎng)在不斷的擴(kuò)大。汽車(chē)的在滿足人們出行需要的同時(shí)，還必須要在設(shè)計(jì)制造的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)汽車(chē)安全性的設(shè)計(jì)工作。轎車(chē)側(cè)面B柱是汽車(chē)的重要結(jié)構(gòu)，通過(guò)轎車(chē)側(cè)面柱的加強(qiáng)，可以有效的提升汽車(chē)的防撞擊能力。汽車(chē)制造行業(yè)必須要對(duì)其有一個(gè)應(yīng)有的重視，提升汽車(chē)的安全性，為我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)步做出積極的貢獻(xiàn)。

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