1、顧鐳 博士 徐有忠博士奇瑞汽車公司奇瑞乘用車工程研討院 汽車碰撞平安進展內(nèi)容提要世界汽車碰撞平安概略世界汽車碰撞事故統(tǒng)計和趨勢各國汽車平安法規(guī)和要求世界交通平安展望汽車平安測試方法簡介各類強迫性構(gòu)造平安實驗汽車構(gòu)造在碰撞事故中的作用碰撞傳感器和乘客維護系統(tǒng)汽車構(gòu)造平安設(shè)計和計算機仿真汽車構(gòu)造平安設(shè)計及優(yōu)化構(gòu)造平安計算機仿真設(shè)計中國汽車碰撞平安前景教育和人才培育產(chǎn)業(yè)/商業(yè)時機5年展望世界交通事故統(tǒng)計 (2000年) 死亡人數(shù): 130萬 受傷人數(shù): 3000萬 每25秒有1人因交通事故死亡 每1秒有1人因交通事故受傷 對年齡低于34歲的群體,交通事故死亡占第一位 財富損失: 五千億美圓 (中國2

2、000年總產(chǎn)值:一萬億美圓)美國交通事故統(tǒng)計 (2000年)死亡人數(shù): 41821 受傷人數(shù): 530萬 車輛損壞: 2760萬美國交通事故統(tǒng)計 (2000年)財富損失(2000年): 2306億美圓 98萬美圓/死亡110萬美圓/嚴重受傷中國交通平安統(tǒng)計(2002年)交通事故: 77萬死亡人數(shù): 109400 (美國: 41000)占世界汽車總量的1.9%因交通事故死亡人數(shù)占15%交通事故死亡已取代自殺成為因損傷死亡的第一緣由中國交通平安數(shù)據(jù)(世界衛(wèi)生組織2004年10月估計)交通事故死亡人數(shù): 600/天受傷人數(shù): 45000/天財富損失: 120-210億美圓/年 (1.5%中國年總產(chǎn)值

3、)交通事故死亡率: 世界第一位交通事故死亡人數(shù): 世界第一位對年齡15-45歲的群體,交通事故是第一死亡緣由accidentattorneys/china-auto-acc-deaths.cfmTop 10 Causes of Death & Disabilityin the World2020Heart DiseaseUnipolar DepressionTraffic AccidentsCerebrovascularPulmonary DiseaseLower RespiratoryTuberculosisWarDiarrhoeal DiseasesHIVSource: World Hea

4、lth OrganizationRank19901Lower Respiratory2Diarrhoeal Diseases3Perinatal-related4Unipolar Depression5Heart Disease 6Cerebrovascular7Tuberculosis8Measles9Traffic Accidents10Congenital anomolies各國交通平安展望美國政府: 到2021年, 交通事故死亡率降低33%加拿大政府: 到2021年, 交通事故死亡率降低33%澳大利亞: 到2021年, 交通事故死亡率降低40%英國政府: 到2021年, 交通事故死亡率

5、降低40%歐共體: 到2021年, 交通事故死亡率降低50%日本政府: 到2021年, 交通事故死亡率降低50%中國: 汽車平安法規(guī)中國2004年5月1日公布了第一部交通平安法交通平安的緊迫性/重要性中國是世界交通事故死亡率最高國家之一顧客要求公共要求政府法規(guī)汽車廠商競爭信息(汽車平安排名,汽車平安評價等)汽車平安設(shè)計車頂翻騰車頂強度前撞FMVSS208新車評價保險公司車與車協(xié)調(diào)傳感器行人平安側(cè)撞美國側(cè)撞實驗歐洲新車側(cè)撞實驗側(cè)撞柱實驗車車協(xié)調(diào)側(cè)撞實驗后撞乘客平安汽車平安設(shè)計要求:政府法規(guī)公共實驗廠家規(guī)范主要平安法規(guī)及要求美國汽車平安法規(guī)歐洲汽車平安法規(guī) 加拿大汽車平安法規(guī)日本汽車平安法規(guī)主要汽

6、車碰撞實驗美國新車碰撞評價實驗前部碰撞評價實驗側(cè)面碰撞評價實驗美國IIHS汽車碰撞實驗IIHS部分重疊前部碰撞實驗IIHS側(cè)面碰撞實驗 歐洲新車碰撞評價實驗日本新車碰撞評價實驗轎車事故死亡分布(美國 1991-1997)日本交通傷亡機動車輛 42%摩托車20%自行車10%行人27%其他1%印度交通傷亡機動車輛 12%摩托車27%自行車14%行人42%其他5%交通事故類型 (美國)翻騰25%側(cè)撞32%前撞40%尾撞3%前撞測試簡介澳大利亞, 歐洲, 日本美國新車前撞評價實驗56公里/小時實墻碰撞澳大利亞, 歐洲, 日本新車前撞評價實驗美國IIHS美國新車前撞評價實驗簡介翻騰25%56公里/小時實

7、墻碰撞頭/頸胸 力/變形臀/腿歐洲新車前撞評價實驗IIHS前撞實驗(美國)64公里/小時 可變形妨礙碰撞頭/頸胸 力/變形臀/腿側(cè)面碰撞評價實驗簡介美國新車側(cè)撞評價實驗澳大利亞, 歐洲, 日本新車側(cè)撞評價實驗美國IIHS側(cè)撞實驗側(cè)撞評價實驗(歐洲, 澳大利亞, 日本)頭/頸胸臀/腿50公里/小時側(cè)撞評價實驗(IIHS, 56公里/小時)側(cè)撞柱實驗(29公里/小時)撞行人實驗簡介頭: 頭部受傷判據(jù)大腿: 受力/彎曲小腿:受力/彎曲/剪力車頂強度實驗簡介美國政府法規(guī):靜力下壓12.5CM, 最大抗壓力必需到達車重的1.5倍.最新美國法規(guī)(2021年生效), 最大抗壓力必需到達車重的2.5倍.汽車平

8、安設(shè)計目的Identify frame architecture & crush distance requiredEstablish compatible packaging spaceEstablish vehicle level targets and cascade to system, subsystem, and componentsImprove occupant protectionEarly evaluation of vehicle crash behavior in the development processHelp establish optimal crash p

9、ulse and overall safety strategy汽車平安設(shè)計目的(續(xù))Develop economic solutions (Weight & Cost)Reduce number of prototypesEnsure the vehicle satisfies the crash related requirements for the intended sales markets.Additionally, ensure the vehicle satisfies safety related Chery Safety Design Guidelines (CSDG) a

10、nd program specific safety related targets (e.g. 5 star NCAP).Legal and Corporate RequirementsRegulatory and GuidelinesFMVSS Federal Motor Vehicle Safety StandardsEC European CommunityECE Economic Commission for EuropeCMVSS Canadian Motor Vehicle Safety StandardsCMVDR China Legal and Corporate Requi

11、rementsPublic Media & Consumer OrganizationsNorth America NCAP, LINCAP, IIHSEuropeEuro-NCAP, ADAC, AMS, WHICH, VDS/AZT, THATCHAMJapanJNCAPChery RequirementsSafety Design Guidelines (Chery Acceptance Criteria) Specification of Crash TestsVarious Orientations(Frontal, Angled, Offset, Side, Rear, Vehic

12、le to Vehicle) Various Barriers (Rigid, Deformable)Various Speeds (0 - 80 kph)Various Weights (Curb Weight, +Dummies, +Luggage)Various Dummies and different Occupant ConfigurationsFront Impact ModesStraight Front Angular Offset Low SpeedAssessmentAssessmentAssessmentAssessmentOccupant criteria Vehic

13、le structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteria Vehicle structureInt

14、erior compartmentFuel system integrityComparison of Regulatory Frontal Impact ModesEuropeUSATest SpecificationAssessmentTest SpecificationAssessment50 kphcurb weightVehicle structureInterior compartment Steering column disp.Fuel system integrity56 kphDeformable Barrier, 40% overhang2 dummies + lugga

15、geOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuation0 - 50 kph2 dummies +luggage0 44kphDeformable Barrier, 40% overhang2 dummies + luggageOccupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationNew Requirement (2003)

16、Occupant criteria Vehicle structureInterior compartmentFuel system integrityOccupant evacuationSide Impact ModesNHTSA EEVC Fuel System Fuel FillerTest SpecificationAssessmentOccupant criteriaVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationOccupant criteriaVehicle structureFuel system integr

17、ityOccupant evacuationVehicle structureFuel system integrityVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationRear Impact Modes50% OffsetTest SpecificationVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationInlineAssessmentFMVSS / ECEVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuat

18、ionVehicle structureFuel system integrityOccupant evacuationSafety Design ProcessVehicle System TestsSub-System TestsFrame DesignCAE StudyOOP/Hyge Sled (Sub-system Target Verification)Frame/IIHS Side Via Sled (Sub-system Design Verification)Supplier DV TestBarrier Test (System Target Verification) E

19、NGR Sign-OffComponent Target CascadeRestraint DesignMadymo AnalysisComponent Testing (Column, Airbag, Seat belt, etc )VerificationSensor TestDV Sled TestLive Cert Component/Sub-system TestOOP/Hyge testSensor Algorithm DevelopmentSafety Process & TimingU251_Safety_AP_Rational_03_18_03.pptOther Test M

20、odesSensor Test (Fire/No Fire, Barrier, Pole etc.)Roof CrushHead ImpactPedestrian ImpactStatic Side Door IntrusionSled Tests For Different Occupant SizesOut-Of-Position TestingComponent TestsAssessment CriteriaVehicle structureSteering column displacement Survival space Door openability Windshield r

21、etention and intrusionOccupant CriteriaInjury criteriaInterior compartment Occupant evacuationFuel system integrityFuel LeakageFire riskPublic Domain TestsU.S. NCAP New Car Assessment Program LINCAP Lateral Impact New Car Assessment Program IIHS Insurance Institute for High

22、way Safety Euro-NCAP European New Car Assessment Program euroncapTHATCHAM British Motor Insurance Repair ADAC German Automobile Association adac.deU.S. NCAPTest conducted by NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration )Star rating based on HIC and Chest g 1-5 s

23、tars56 kphIntrusion MeasurementsPOORMARGINALACCEPTABLEGOODU.S. LINCAPTest conducted by NHTSASame test procedure as FMVSS 214 except at higher speedStar rating system based on Occupant Injury Criteria (1-5 stars)27o38.5 mph 17.5 34.3 IIHS - Offset Frontal ImpactOffset Frontal Impact64 kph (40mph) 40%

24、 offset Deformable barrierCAE ProcessOccupant ModelOptimize crash pulse (min. crush, meet criteria)Optimize restraint systemFEA (Finite Element Analysis)Develop structure (min. crush and intrusion)Proposed pulse構(gòu)造平安實驗研發(fā)費用估算實驗類型: 多達20種(前撞, 側(cè)撞, 后撞等)樣品車(PROTOTYPE)需求量: 平均150輛 (美國和歐洲)樣品車費用: 平均$25萬美圓/輛費用估

25、算: $25萬*150+$2.5萬*150=$4125萬法規(guī)要求實驗:至少5種費用估算: $2.5萬*10+$2.5萬*10=$50萬構(gòu)造平安計算機仿真及其優(yōu)越性大大降低研發(fā)本錢 (普通估計可節(jié)省30%樣品車: 約$1250萬)大大縮短研發(fā)周期 (研發(fā)周期普通為5年)提供優(yōu)化和可靠性設(shè)計計算機仿真可以模擬任何實驗條件由于大量法規(guī)要求實驗,計算機仿真是設(shè)計過程中獨一選擇汽車構(gòu)造平安計算機仿真的難度構(gòu)造非線性及資料非線性, 瞬態(tài)呼應(yīng)資料破壞,屈曲,斷裂接觸和碰撞軟件穩(wěn)定性, 軟件適用范圍對分析工程師要求較高對計算機容量要求較高計算機費用: 僅是1997年的1%計算機費用0.000000.00500

26、0.010000.015000.020000.025000.030000.035000.040000.045000.05000Pre-98Jan-98May-98Oct-98Jan-99Jul-99Jan-00Jan-01Aug-01Jan-02Jan-03Jan-04每秒費用水冷氣冷Linux車與車前撞計算機仿真汽車構(gòu)造平安設(shè)計根本概念吸收/分配, 汽車碰撞能量 (構(gòu)造塑性變形) 降低對乘客的沖擊力至可容度以內(nèi)堅持乘客一定的生存空間汽車構(gòu)造平安分析汽車平安性能評價 提供提高平安性能的修正方案及費用估算給出最正確兼顧方案提供優(yōu)化組合及可靠性設(shè)計汽車構(gòu)造平安分析流程給出最正確兼顧方案構(gòu)造平安設(shè)計

27、(不能僅僅是依樣畫葫蘆)與當(dāng)?shù)卣ㄒ?guī)有關(guān)與車重有關(guān)與乘客平安維護系統(tǒng)有關(guān)與構(gòu)造資料有關(guān)與交通條件有關(guān)ESCAPE側(cè)撞實驗結(jié)果(有空氣袋)G=好 A=可接受 M=勉強 P=不合格ESCAPE側(cè)撞實驗錄像(有空氣袋)ESCAPE側(cè)撞實驗結(jié)果(無空氣袋)G=好 A=可接受 M=勉強 P=不合格ESCAPE側(cè)撞實驗錄像(無空氣袋)振動與噪音控制前撞部分重疊前撞車頂強度平安側(cè)撞相互影響最低: 車重約束條件:振動與噪音控制頻率彎曲模態(tài)改動模態(tài)前撞假人頭部受傷斷定假人胸部受傷斷定假人嚴重受傷概率車頂強度最大抵抗力部分重疊前撞乘員空間減少間隔側(cè)撞位移假人胸部粘性受傷斷定多目的優(yōu)化設(shè)計 (MDO) 多目的可靠

28、性設(shè)計 最低: 車重約束條件:前撞設(shè)計目的 P假人頭部受傷判據(jù) 700 90% P假人胸部受傷判據(jù) 50 g 90% P假人嚴重受傷概率 10 % 90%部分重疊前撞設(shè)計目的 P乘員空間減少間隔 11 in. 90%側(cè)撞設(shè)計目的: P假人胸部粘性受傷判據(jù) 0.58 90% P假人胸部變型 27.2MM 90%車頂強度設(shè)計目的 P最大抵抗力 27KN 90%多目的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果車重降低10磅 滿足一切設(shè)計目的并有 90% 置信度中國汽車碰撞平安前景目的:降低交通事故死亡率減少財富損失(120-210億美圓/年,1.5%中國年總產(chǎn)值)前景:汽車平安法規(guī)政府保險業(yè)教育(人才培育, 培訓(xùn), 平安知識普及)工程設(shè)計人才法律事務(wù)人才商業(yè)/產(chǎn)業(yè)規(guī)范檢測實驗與分析構(gòu)造平安設(shè)計,評價計算機仿真分析/設(shè)計法律事務(wù)(律師所,保險業(yè), 事故分析)交通事故死亡率(/萬輛)各國交通死亡率歷史下降圖死亡人數(shù)/10億公里行駛平均降低4.2倍交通死亡率的歷史趨勢2020死亡率(每1億公里駕駛)024681012196519