基于LS-DYNA的C-NCAP和C-IASI 側(cè)碰約束系統(tǒng)兼容性研究

周丹鳳

摘要：? 通過LS-DYNA仿真分析方法，對比《中國新車評價規(guī)程》（C-NCAP）側(cè)碰與《中國保險汽車安全指數(shù)規(guī)程》（C-IASI）側(cè)碰2種碰撞工況下車身結(jié)構(gòu)及假人的仿真數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)將C-NCAP側(cè)碰滿分的側(cè)氣囊（side airbag， SAB）應(yīng)用于C-IASI側(cè)碰時假人傷害表現(xiàn)效果不佳。針對側(cè)氣囊參數(shù)及氣袋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，最終達(dá)到同時滿足C-NCAP側(cè)碰滿分和C-IASI側(cè)碰優(yōu)秀結(jié)果的目的，為后續(xù)車型開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：? 側(cè)氣囊; 側(cè)碰; 兼容性

中圖分類號：? U467.14文獻(xiàn)標(biāo)志碼：? B

Study of restrict system compatibility between C-NCAP

and C-IASI based on LS-DYNA

ZHOU Danfeng

（Automobile Engineering Technology Research Institute， Cowin Automobile Co.， Ltd.， Yibin 644000， Sichuan， China）

Abstract： The paper compared with the collision data of car body structure and dummy injury in C-NCAP side impact and C-IASI side impact tests， by LS-DYNA simulation analysis. The causes why the vehicle with same side airbag （SAB） which get full marks in C-NCAP has the poor performance in C-IASI， the impact test finally get the full marks in C-NCAP and meet the excellent results in C-IASI at the same time by optimizing the SAB parameters and structures of air pocket. It can supply reference for the other project development.

Key words： side airbag; side impact; compatibility

作者簡介： 周丹鳳（1984—），女，黑龍江齊齊哈爾人，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)榕鲎舶踩‥-mail）287450428a@qq.com0引言

隨著交通路況的日益復(fù)雜，消費(fèi)者對汽車碰撞安全問題更加關(guān)注[1]。近年來，國內(nèi)除《中國新車評價規(guī)程》（C-NCAP）和國標(biāo)對車輛安全性能進(jìn)行考評外，《中國保險汽車安全指數(shù)規(guī)程》（C-IASI）也逐漸進(jìn)入人們的視野，其主要分為乘員保護(hù)、行人保護(hù)、主動安全和可維修經(jīng)濟(jì)性等4個模塊。其中，乘員保護(hù)部分雖然涵蓋前碰和側(cè)碰，但工況與C-NCAP和國標(biāo)存在較大差異[2]。這就需要各乘用車主機(jī)廠的安全性能考察范圍更加全面，安全標(biāo)準(zhǔn)也逐年提升。

安全工況的增多、安全標(biāo)準(zhǔn)的提升，使車輛被動安全性能的開發(fā)范圍和難度增加。本文依據(jù)某款車型的實(shí)際開發(fā)經(jīng)歷，對C-NCAP側(cè)碰和C-IASI側(cè)碰約束系統(tǒng)的兼顧性進(jìn)行對比，為后續(xù)車型C-IASI側(cè)碰開發(fā)側(cè)氣囊（side airbag，SAB）設(shè)計提供新的設(shè)計思路和方法。

1C-NCAP與C-IASI側(cè)碰工況差異

國內(nèi)現(xiàn)行的兩大碰撞安全評價體系都提及側(cè)碰工況的評分要求。雖然同為側(cè)碰工況，但二者又存在較大差異：C-NCAP側(cè)碰工況要求壁障質(zhì)量1 400 kg，碰撞速度50 km/h;C-IASI側(cè)碰工況要求壁障質(zhì)量1 500 kg，碰撞速度50 km/h;壁障撞擊高度及形狀也存在差異。因此，評價乘員傷害的假人類型也存在較大差異，C-NCAP與C-IASI側(cè)碰工況對照[3-4]見表1，碰撞工況示意見圖1。

2差異兼容性難點(diǎn)解析

車輛側(cè)面碰撞安全性能設(shè)計分為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計和約束系統(tǒng)匹配兩方面。車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的最終目的是降低碰撞側(cè)車身的侵入變形，給乘員留有足夠多的生存空間，降低車身結(jié)構(gòu)侵入速度，減少對車內(nèi)乘員的沖擊。E=MV2/2（1）式中：E為碰撞初始動能;M為壁障小車的總質(zhì)量;V為壁障小車初始速度。

從側(cè)碰的壁障能量對比可知：當(dāng)V=50 km/h一定，M越大，E就越大，C-IASI的側(cè)碰能量明顯大于C-NCAP;從側(cè)碰的傳力路徑判斷，C-IASI側(cè)碰工況對B柱的抗彎性能要求更高[5];從壁障碰撞高度亦可看出，C-IASI碰撞高度更靠上，更接近B柱中部（見圖2）。

由圖2可知，F(xiàn)_C-NCAPC-IASI

按照2種工況加載后提交計算，得到假人與展開后側(cè)面氣囊相對位置，見圖4。對于同一約束系統(tǒng)SAB的保護(hù)特性：WS假人體型較大，該SAB剛好可以覆蓋假人胸腹部;SID Ⅱs假人體型較小，與SAB接觸的相對位置靠下。

從個體差異分析，WS假人體型及質(zhì)量均較大，需要?dú)饽覄偠葷M足一定要求，才能起到一定的支撐作用，確保車門扶手處氣囊不擊穿。SID Ⅱs假人體型較小，與SAB的作用位置靠下，胸腹部傳感器與該SAB剛度匹配不合理。由此導(dǎo)致該約束系統(tǒng)C-NCAP側(cè)碰仿真分析結(jié)果顯示W(wǎng)S保護(hù)效果較好，可達(dá)到滿分。而對SIDⅡs假人氣囊表現(xiàn)剛度偏大，SAB作用于SIDⅡs假人胸腹部剛度不合理，導(dǎo)致胸部變形量偏大，黏性指數(shù)較高[7]，未達(dá)到目標(biāo)預(yù)期（C-IASI側(cè)碰總目標(biāo)為優(yōu)秀，乘員傷害總體評估目標(biāo)為良好）。SIDⅡs假人傷害值見表3，導(dǎo)致側(cè)碰乘員保護(hù)結(jié)果較差。

3仿真優(yōu)化

由C-IASI側(cè)碰基礎(chǔ)結(jié)果可知，胸部變形量和黏性指標(biāo)結(jié)果偏大，等級評估為較差。結(jié)合假人傷害值與仿真動畫進(jìn)行同步對比分析，圖5中胸部變形最大區(qū)域處于第三根肋骨等高區(qū)域，圖6中3條胸壓曲線整體偏大，下肋骨變形量表現(xiàn)更差。由此可以判斷，SIDⅡs假人時SAB整體剛度較大，導(dǎo)致胸部變形整體偏大，SAB局部剛度匹配不合理，導(dǎo)致下肋骨變形量峰值較大[8]，致使評級較差。

對基礎(chǔ)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化：首先，通過調(diào)整囊袋泄氣面積降低氣囊剛度，降低SAB整體對假人胸部的沖擊;其次，減小胸部區(qū)域氣囊展開厚度對假人中、下肋骨的影響[9]。

具體如下：方案C1是將泄氣面積增大到原面積的175%;方案C2是在C1基礎(chǔ)上在假人第三、四根肋骨中間增加氣袋限位拉帶35 mm;方案C3是在C2基礎(chǔ)上縮短拉帶25 mm;方案C4是在C2基礎(chǔ)上增加第二排拉帶，位置覆蓋假人第三根肋骨區(qū)域35 mm;方案C5是在C1基礎(chǔ)上以死區(qū)方式替代C4拉帶方案，降低成本[10]。各方案優(yōu)化結(jié)果對比見表4。

方案C2～C5通過肩部和骨盆與氣囊接觸，推動假人側(cè)向移動，避讓氣囊對胸部的擠壓，均可滿足目標(biāo)要求。綜合考慮目標(biāo)達(dá)成余量及成本，優(yōu)選C5為最終優(yōu)化方案。假人胸部肋骨變形對比見圖7，經(jīng)C-NCAP驗(yàn)算，也可達(dá)到側(cè)碰乘員保護(hù)滿分的結(jié)果。

4結(jié)束語

使用LS-DYNA仿真分析方法，對某款車型C-IASI側(cè)碰乘員傷害指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。通過調(diào)整和匹配SAB整體及局部剛度，緩沖承托假人肩部及骨盆，減小假人胸部變形量，確保乘員傷害值達(dá)標(biāo)。仿真結(jié)果顯示，目標(biāo)余量較為充足，可為后續(xù)此類適應(yīng)性開發(fā)工作提供參考。

該方案目前未進(jìn)入實(shí)車測試階段，后續(xù)隨著項(xiàng)目的進(jìn)度，會通過實(shí)車測試表現(xiàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證該約束系統(tǒng)優(yōu)化方案的有效性，并對仿真模型進(jìn)行對標(biāo)，以提升仿真精準(zhǔn)度。參考文獻(xiàn)：

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