2021 C-NCAP研究中的新工況設(shè)計影響分析

沈海東　董瑞強(qiáng)　孫金霞

目前2021版C-NCAP正在如火如荼的研究中，相比與2018版C-NCAP，新版本中對車輛結(jié)構(gòu)要求做出了較大改變，最主要的是引入了模擬兩車對撞的50kph 50%重疊MPDB工況和采用a-PTL腿型的行人保護(hù)工況，這些全新的工況勢必會對整車的安全設(shè)計帶來重大影響。對此，泛亞安全團(tuán)隊從2021版C-NCAP研究啟動開始，就緊跟C-NCAP管理中心要求，積極開展了C-NCAP研究內(nèi)容的各種影響評估，本文將對MPDB乘員保護(hù)工況和應(yīng)用a-PTL腿型的行人保護(hù)工況兩部分內(nèi)容的部分研究成果進(jìn)行總結(jié)分享。

MPDB工況碰撞能量的變化對相容性評價的影響

為了應(yīng)對MPDB工況碰撞形式、障礙壁剛度、以及評分規(guī)則等的變化，選取了我公司較為典型的分布于三個不同平臺的八款車型進(jìn)行了相應(yīng)的CAE分析，其碰撞能量與ODB工況的對比變化統(tǒng)計在下表1中。結(jié)果顯示質(zhì)量較重的車輛障礙壁變形量更容易超標(biāo)（EuroNCAP對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求<630mm），并且MPDB障礙壁所吸收的能量幾乎是ODB障礙壁吸能的2倍。

為了便于理解表1中數(shù)據(jù)的影響，我們可以做個簡單的能量假設(shè)計算，比如有一輛試驗質(zhì)量為1500kg的車輛，在ODB中總的碰撞能量約為：

根據(jù)表1中的障礙壁吸能占比數(shù)據(jù)，對于本試驗車輛可先假定障礙壁吸能約占總能量的23%，那么車輛本身所需吸收的最大能量約為剩余的77%，計算可得車輛吸能：

對應(yīng)的，在MPDB中它的總碰撞能量為：

同理，根據(jù)表1也可假設(shè)MPDB障礙壁吸能約為總能量的43%，則車輛自身需要吸收的最大能量為：

比較上述計算結(jié)果，MPDB工況中車輛所需吸能反而比ODB要少很多，換句話說，MPDB工況下的車輛安全結(jié)構(gòu)可以不需要像ODB工況那樣需設(shè)計去吸收較多的碰撞能量，也即，被撞車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該可以做適當(dāng)減弱。因此對MPDB工況來說，研究如何減小相容性評價的扣分反而成了未來車輛設(shè)計的重點。

MPDB工況對車輛自身的影響

根據(jù)上述CAE分析結(jié)果，我們選取相容性評分最惡劣車型H進(jìn)行車輛自身影響的進(jìn)一步研究，首先從圖1整車加速度波形對比上可明顯看出，MPDB工況波形回彈時刻大大提前，基本80ms即完成整個吸能過程，而ODB大約需要120ms;其次MPDB工況下整車加速度上升較快，前期（40ms之前）加速度明顯高于ODB，這也從另一方面反映了MPDB的障礙壁整體剛度要比ODB有所增大，未來需要針對MPDB工況研究約束系統(tǒng)提前介入的可能;另外，MPDB加速度峰值也比ODB工況小約9個G，總體上由MPDB有效加速度帶來的對乘員傷害的影響會比ODB更小。

對于車輛自身的侵入量，也是MPDB工況明顯好于ODB 工況，見圖2，不僅MPDB得侵入量最大值大大降低，而且前艙侵入對乘員的影響范圍也大大縮小，這將更有利于車內(nèi)乘員的保護(hù)。

MPDB工況的試驗驗證

針對最惡劣車型H，我們又進(jìn)一步進(jìn)行了實車的驗證試驗，對相容性評價而言，試驗結(jié)果各評價指標(biāo)都要好于CAE分析結(jié)果，CAE分析中障礙壁有擊穿現(xiàn)象，但試驗中并沒有出現(xiàn)，具體參見下表2。

將試驗得到的整車加速度和速度波形與CAE分析結(jié)果進(jìn)行了對比分析，見下圖3?？傮w上試驗結(jié)果與CAE波形曲線比較吻合，對于試驗中期和后期的加速度波形偏差，或許可能與障壁CAE模型采用刪除單元的失效方法建模有一定關(guān)系，且CAE模型中三部分不同蜂窩鋁之間的膠水模擬也與實際有一定差別，但初步判斷這并不影響障礙壁CAE模型應(yīng)用于后續(xù)的整車MPDB工況耐撞性設(shè)計中。