上一期我們介紹正面模擬碰撞的文章中提到，模擬碰撞試驗主要目的是測試零部件的耐沖擊性能或者對約束系統(tǒng)的優(yōu)化方案進行驗證從而確定優(yōu)化方向是否正確。這里指的約束系統(tǒng)主要指正面碰撞時起作用的乘員約束系統(tǒng)，主要包括安全帶，正面氣囊，轉(zhuǎn)向管柱等零部件，但我們也知道，各個國家的碰撞安全標準與各類新車評價程序（NCAP）的測試項目中均包括側(cè)面碰撞的測試項目，除此以外，現(xiàn)實生活中，很多交通事故發(fā)生在路口，且多為兩車相撞的事故，其中必然有一車輛會發(fā)生側(cè)面碰撞，甚至是側(cè)面柱碰撞等嚴重情況。

圖1 路口發(fā)生的側(cè)面碰撞事故示意圖
側(cè)面碰撞的特點是乘員離側(cè)面車身結(jié)構(gòu)近，生存空間小，軀干與頭部易受傷，針對此種情況，汽車上相繼出現(xiàn)了各類針對側(cè)面碰撞的乘員約束系統(tǒng)零件，比如座椅氣囊（Seat Airbag）、側(cè)面簾式氣囊（Curtain Airbag）、遠端乘員保護氣囊（Far-Side Seat Airbag）等，他們的主要作用是使在碰撞后乘員盡可能遠離被碰撞擠壓變形的車門，且保護乘員頭、胸部不會與堅硬物撞擊導(dǎo)致嚴重受傷等等，與正面約束系統(tǒng)類似，側(cè)面約束系統(tǒng)同樣需要進行相關(guān)參數(shù)匹配，從而達到較好的保護效果。


圖2 某廠家的遠端乘員保護氣囊（FSAB）
與正面碰撞不同，側(cè)面碰撞時車門會發(fā)生較大變形，且該變形對乘員生存空間有直接影響，進而影響乘員的受傷害水平（如圖3所示），因此僅給乘員施加“沖擊載荷”這一通過傳統(tǒng)加速臺車設(shè)備即可容易做到的測試方法無法很好模擬實車側(cè)面碰撞時假人、側(cè)面約束系統(tǒng)零部件與車門之間的相互作用；另外，對于側(cè)面碰撞的模擬還存在無法準確模擬頭部傷害與腿部傷害等局限，但在采取一些技術(shù)手段后，對于座椅氣囊（Seat Airbag）所覆蓋的假人軀干部位傷害可以較好的模擬其變化趨勢。


圖3 某汽車的側(cè)面碰撞試驗車內(nèi)高速視頻示意圖
圖4是MDB（Moving Deformable Barrier可變形移動壁障）類側(cè)面碰撞試驗?zāi)M的臺架示意圖，這一臺架用于MDB類側(cè)面碰撞的主要原理如下：
MDB類試驗用車門工裝可以模擬實車車門內(nèi)飾板與車門內(nèi)鈑金與假人相互作用，車門內(nèi)鈑金通過蜂窩鋁支撐與支架固定，蜂窩鋁高度與實車碰撞試驗中移動壁障蜂窩鋁一致；
根據(jù)實車碰撞試驗假人接觸位置，確定車門支架與車門的支撐位置、形式，尤其是假人肩部對應(yīng)的車門支撐要與實車接近，以模擬實車碰撞試驗的情況；
座椅工裝與車門支架中間應(yīng)有吸能管，但吸能管剛度要稍大并與座椅工裝貼合，目的是模擬實車碰撞中門檻梁的變形；
使用加速臺車發(fā)射車門支架、蜂窩鋁、車門內(nèi)鈑金、B柱與其對應(yīng)內(nèi)飾板所組成的車門工裝，若滿足一定條件，即可模擬實車碰撞，實現(xiàn)假人傷害與實車試驗的較好吻合程度。

圖4 MDB類側(cè)面碰撞模擬臺架示意圖
同時，加速臺車發(fā)射的曲線一般會根據(jù)實車碰撞試驗中假人的傷害數(shù)據(jù)選取對應(yīng)部位車門鈑金的加速度曲線，同時，這一加速度曲線需要進行一系列簡化編輯操作以適應(yīng)加速臺車設(shè)備的發(fā)射。
加速度曲線需要編輯的主要原因是，實車碰撞中可變形移動壁障直接與車門鈑金相接觸時，鈑金局部會在很短時間內(nèi)產(chǎn)生非常大的加速度，可能超出加速臺車設(shè)備可以發(fā)射出曲線的極限加速度變化率，此外，加速度曲線的編輯原則一般為根據(jù)傷害值優(yōu)化目標找出對其影響最大的因素，并以這一因素與實車試驗中運動學特性吻合程度最高為目標進行曲線簡化編輯。例如需要優(yōu)化假人粘性指數(shù)VC值時，則需要將假人這一傷害值達到峰值時刻時，車門加速度曲線對應(yīng)的積分速度盡可能與實車試驗值靠近，以復(fù)現(xiàn)出實車試驗車門運動情況，從而實現(xiàn)控制對VC值影響最大的單一變量，通過改變座椅氣囊（Seat Airbag）參數(shù)進行多次測試來驗證優(yōu)化方案是否有效。

圖5 可變性移動壁障側(cè)面碰撞試驗示意圖
需要注意的是，大部分側(cè)面碰撞模擬到目前為止依舊無法完整模擬出實車碰撞中的車門動態(tài)變形過程，因此仍有較大一定的局限性，但并非無應(yīng)用意義，進行側(cè)面碰撞模擬試驗可以有助于迅速鎖定側(cè)面約束系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，為實車碰撞試驗所搭載的側(cè)面約束系統(tǒng)參數(shù)選定提供重要參考。
以上簡單介紹了側(cè)面碰撞模擬的基本原理與曲線編輯思路，在實際項目應(yīng)用中可能遇到的情況遠比本文介紹的復(fù)雜，希望通過本文的介紹，大家能對側(cè)面碰撞模擬試驗臺架的設(shè)計思路與曲線編輯思路有基本了解。

文章：胡世博
編輯：黃宏滔
廣汽研究院集成安全技術(shù)部