田金鑫 张蕴初

摘 要：轿车发生侧面柱碰撞时会对车内人员安全造成较大影响，为保证车内成员安全，越来越多的汽车企业和院校开始进行蜂窝铝壁障碍物侧面碰撞的实验，这种实验能很好的模拟两车发生碰撞的状况，文章就以轿车侧面柱碰撞车身结构安全作为重点，进行深入探讨与研究。

关键词：侧面碰撞;侧面柱碰撞;仿真分析;车辆安全性

中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）04-129-02

前言

近些年，轿车侧面柱碰撞安全性能越来越引起更多人关注和重视。然而，大部分轿车企业生产的中低端轿车整体碰撞安全性都不是很高[1]。主要原因是轿车缓冲区太小，并且为了降低汽车生产成本，大多取消了侧面安全气囊等相关保护措施。

1 轿车侧面柱碰撞车身结构安全性研究现状分析

近些年随着广大民众对汽车整体安全性的要求越来越高，给轿车生产企业带来了很大压力和挑战，面对这种严峻的形式使得轿车生产企业不得不对制造技术进行提升[2]。然而，关于轿车碰撞方面的实验设施建设并不完善，对轿车发生碰撞方面的研究还不够重视[3]。但是，国外已经开始对这方面进行了综合、深入的研究，主要侧重于轿车整体安全性与轿车侧面发生碰撞事故统计这两个重要方面，在一定程度上能为轿车发生侧面碰撞仿真提供重要依据。

2 轿车侧面柱撞车身结构安全性分析

2.1 轿车碰撞损伤中生物力学理论分析

碰撞生物力逐渐成为车辆碰撞安全领域当中的重要研究内容[4]，并且这种生物力也是车辆在发生碰撞安全研究的主要方向，车辆在受到碰撞之后驾驶员在内部会受到各种机械部件的承受载荷带来的冲击，另外，车辆由于受惯性驱使，人体将会受到来自外力作用的冲击。假设外来的力量超过驾驶员自身所承受的极限，就可能会造成驾驶员失去某些身体方面的生理功能。与此同时还能有效全面了解人员损伤机理与各种不同损伤形式。车辆在发生碰撞之后造成人体受到伤害的因素可以通过汽车外部载荷对人体造成的损害模型来表示：如下图1所示。

当轿车发生碰撞之后，人的身体由于受到来自外部的压力影响在载荷作用下对整个人体造成的伤害。外部载荷在通过车身过滤之后会进一步加载到人体的其他部位，如果发生的冲击外力超过人体承受的极限时，在很大程度上就会造成人体受到伤害[5]。

2.2 轿车侧面柱碰撞中的力学分析

轿车发生碰撞是一种比较常见的现象，但轿车侧面柱发生碰撞是一种稀少的碰撞形式之一，针对轿车旋转运动过程当中轿车其他部件吸能就不能够使用公式MV?/2来综合计算。

轿车在发生碰撞之后车体的总加速可以通过以下这个公式来进行表达：

以上这个公式中ag指的是轿车重心位置总加速度，ap指的是轿车侧柱和轿车接触界面位置中的加速度，h代表的是一种脉冲产生的一种力臂，α代表着轿车发生碰撞时整个转角加速度。最终通过牛顿定律就可以得到：F=mag

轿车发生碰撞之后的接触面和碰撞过程当中角动量守恒定律可以通过以下公式来体现出来：，在这个公式中的k代表的是旋转半径，轿车在发生碰撞之后可以得出，然后再把以上各公式计算就可以得出轿车侧柱发生碰撞之后产生的总加速度：

2.3 轿车侧面柱发生碰撞仿真分析

轿车侧面柱发生碰撞仿真模型使用最为广泛的方式是移动壁障，并且政府相关部门对移动壁障的整体性能也提出了更加详细的要求[6]。通过使用VPG来提供更多符合ECER96相关标准的不同类型移动壁障作为碰撞车。通常情况下，一台轿车模型重质量约为1065公斤，整个轿车模型的有限元网格数量大概有557141，对整个轿车施加14.772m/s速度后，整个轿车和MDB的接触面加大，在MDB自身接触、轿车轮子和地面进行接触后，这个时候的仿真时间大概是102ms。轿车侧面整体车身结构呈现的是一种软结构状态，侧面侵入速度将会变得非常快，同时在保持这样的速度下也会对车内乘员的人身安全造成很大影响。

一般情况下，轿车在发生侧面柱碰撞之后都会有以下两个重要过程同时发生，“一次碰撞”与“二次碰撞”。一次碰撞通常是指轿车和周边其他障碍物之间发生的碰撞。二次碰撞是轿车内部人员和轿车内部其他结构之间发生的碰撞。轿车中的人员发生碰撞之后受损伤的原因可以归纳为以下几点重要内容：（1）轿车和障碍物之间发生碰撞过程异常剧烈，进而造成轿车内部人员身上加速度值在很大程度上会超过人体的承受极限，从而使得人体器官会受到不同程度的损伤[7]。（2）轿车在发生碰撞之后其他外部物体会侵入到轿车内部，进而造成车内乘员因为发生挤压而出现伤亡的现象发生。（3）轿车侧面柱在和周边障碍物发生第一次碰撞之后会产生非常强烈的影响，并且在一定程度上还会造成车内乘员和车辆之间发生更多的二次碰撞，进而造成车内乘员和轿车受伤害面积会更大。此外轿车自身防撞杆布置与刚度设计不合理，在一定程度上也会造成轿车推拉门周边区域刚度整体安全性能偏低[8]。在轿车和周边障碍物发生碰撞之后产生的变形问题也会更加严重。

3 结论

轿车侧面发生碰撞的方式种类有很多种，比较常见的有轿车侧面碰撞和障礙物之间发生的碰撞，另外是两种碰撞侧面的形式。在轿车发生交通事故过程当中，轿车侧面发生碰撞在很大程度上对车内乘员人身伤害会造成很大影响。因此，对轿车侧面柱进行研究就显得非常有必要性。在对轿车发生碰撞之后产生的作用力经过深入分析之后就可以得出轿车侧面柱在发生碰撞之后对整个轿车车身的安全性结构产生的重要影响。经过研究分析，在进行轿车结构安全性设计时应该综合各方面影响因素，并且对轿车侧面发生碰撞之后的事故进行全面调查和分析，从而制定出来一套更加完整的预防人身安全的方案。

参考文献

[1] 付逸群，张顺.轿车侧面碰撞车身结构安全性和乘员损伤保护研究[J].科技创新与应用， 2017（24）：161-161.

[2] 钮嘉颖，郭刚，丁玲，等.基于大壁障侧碰和75°侧柱碰的车身耐撞性和乘员损伤研究[J].汽车科技， 2017（5）：77-84.

[3] 马聪承，兰凤崇，陈吉清.泡沫铝复合结构改善汽车侧撞安全的仿真研究[J].汽车工程， 2017，39（4）：432-439.

[4] 王国春，李奇奇，戴江璐，等.基于联合优化方法的汽车碰撞被动安全性研究[J].汽车工程， 2017，V39（2）：168-173.

[5] 王骞，刘军，张亚军，等.基于侧面碰撞安全性的电动汽车车身结构件轻量化设计[J].汽车技术，2017（2）：44-50.

[6] 刘千揆，陈光，陈超，等.基于小偏置碰撞力匹配研究的车身前端结构改进[J].科学技术与工程，2017， 17（14）：92-96.

[7] 曹景涛，陈西山，张慧芳.电动乘用车正面碰撞车体结构（锂电池）耐撞性分析[J].时代汽车， 2017（14）：112-114.

[8] 邓骞.轿车车身结构件分析与设计技术[J].科技与创新，2017（20）： 60-61.