隨著我國汽車保有量的不斷增長，道路交通事故頻發(fā)，汽車的安全問題得到社會越來越多的關注。汽車廠商為了滿足消費者對于車輛儲物空間的需求，將后排座椅靠背設計成可以向前折疊放平，增加了儲物空間。在汽車發(fā)生前部碰撞時，放置于后排座椅靠背上的未固定物品會對前排座椅產生巨大沖擊，從而對乘員和駕駛員造成傷害。在這些事故中，座椅作為減少損傷的安全部件對乘員起到了決定性的保護作用。根據GB15083-2019的要求，汽車后排座椅必須要進行行李箱碰撞試驗，來驗證后排座椅在汽車前撞工況下的安全性。

下圖為FEA模擬的后排靠背骨架行李箱沖擊。





GB&15083—2019 附錄B《行李位移乘客防護裝置的試驗方法》針對目前絕大多數乘用車的后排座椅靠背和頭枕構成行李艙的一部分這一情況，對汽車碰撞過程中行李艙內行李向前移動沖擊后排座椅靠背的過程進行了模擬，并對模擬行李的沖擊塊和試驗加速度波形進行了規(guī)定。

一、試驗要求及方法

1、試驗樣塊

模擬行李的沖擊塊有2種形式：

類型1

尺寸：300mm×300mm×300mm。

所有邊棱圓角均為20mm。

質量為18kg 。

轉動慣量：（0.3±0.05）kg·m2（繞模擬行李樣塊的所有3個慣性主軸）。

類型2：

尺寸：500mm×350mm×125mm。

所有邊棱圓角均為20mm。

質量為10kg 的剛性沖擊塊。

對于僅有座椅靠背構成行李艙一部分的汽車，在行李艙地板上按附錄B規(guī)定距離放置2個類型1沖擊塊，如下圖所示。



對于座椅靠背與頭枕同時構成行李艙一部分的汽車，除了在行李艙的地板上放置2個類型1沖擊塊之外， 還須在頭枕高度按附錄B規(guī)定放置2個類型2沖擊塊，同時對座椅靠背和頭枕進行沖擊，如下圖所示。



2、試驗樣塊擺放位置要求

試驗樣塊放置在行李艙地板上，試驗樣塊質心距離座椅靠背后側200mm，兩試驗樣塊之間距離為50mm。



若行李艙的尺寸限制了上述200mm的移動且后排座椅的前后位置可以調節(jié)的話則將這些座椅向前移動到乘員正常使用位置范圍的最后邊界或者移動到可以獲得上述200mm的位置處取兩者中較小者。對于其它情況，試驗樣塊應盡可能遠地放置于后排座椅之后。

3、試驗座椅要求

試驗應該在座椅處于其正常使用的位置處進行。

在試驗期間必須對座椅進行調節(jié)以保證鎖止系統(tǒng)不會由于其它的外界因素而松脫。按下述要求調節(jié)座椅：

a.縱向調節(jié)裝置應該固定于制造廠規(guī)定的最后使用位置（對于可進行高度調節(jié)的座椅，襯墊應置于其最低位置）之前一個切口大小距離或10mm處。

b.若座椅頭枕可以進行高度可調，則應將頭枕調節(jié)到最高位置。

c.若后排座椅靠背能夠折疊放倒，則應采用鎖緊裝置將靠背鎖止在設計位置上。

4、試驗碰撞曲線

滑車減速度或加速度-時間曲線如左圖所示，乘用車車體速度變化范圍48-50km/h。（GB15083-2016版為50-52km/h ）。



滑車減速度或加速度-時間曲線（模擬正面碰撞）

二、判定準則

1、座椅靠背或頭枕應具有足夠的強度以保護乘員不受行李的前移而傷害。如果座椅及其鎖止裝置仍保持在原位置則認為滿足此要求。

2、在試驗期間，允許座椅靠背及其緊固件變形，但是座椅靠背的前輪廓不能向前移出R點往前100mm的橫向垂面。

3、頭枕不能越過R點前方150mm的橫向垂面。

4 、試驗期間，試驗樣塊保持在所考慮座椅靠背的后方。



三、常見問題

1、只要行李箱有加強筋等將乘客區(qū)與行李區(qū)隔開，且能保證18kg重塊不能通過則不必進行李箱撞擊試驗，如果行李箱無法放下兩個18kg行李塊，也不需做此試驗：



2 、行李箱撞擊試驗重塊放置位置：



3、撞擊試驗中的頭枕、靠背前移測量應取最大值，即在試驗期間測量。測量應為頭枕或座椅最前輪廓那一點，而不是在每個席位的縱向中心平面內測量。

4、OEM輸入不了碰撞曲線時怎么辦？

由數學知識易知，下圖加速度-時間曲線與橫坐標軸圍成區(qū)域的面積即為速度。通過粗略計算：

曲線上限（28g）：82.9km/h

曲線下限（20g）：33.5km/h



考慮試驗要求的速度變化范圍48-50km/h，直接曲線上限進行FEA是不滿足試驗要求的。

這里依據GB 15083-2019要求，生成峰值減速度分別為20 g、24 g、28 g的3條臺車試驗減速度曲線，并利用這3條曲線作為邊界條件分別進行行李塊撞擊仿真分析，以比較其對座椅沖擊試驗的影響。行李塊距離座椅靠背為200 mm。



通過有限元仿真分析，得到靠背受到的來自于行李塊的撞擊力如下表所示。從表中可以看出，在相同的撞擊初速度下，隨著加速度曲線峰值的增加，座椅靠背受到的沖擊力和靠背下橫管最大變形量也相應增大。由此可見，即使?jié)M足試驗要求，加速度不同，座椅的受力情況也是不一樣的。所以，一定要從客戶那里獲取曲線。如果短期內真的沒有，可以索要客戶以往車型曲線，并與客戶說清楚相關風險。



5、靠背鎖位置對行李箱沖擊有什么影響？

對于分體式40%和60%型座椅，靠背鎖的位置和結構對撞擊結果影響非常大。下圖為靠背鎖在座椅靠背上部和中間位置的曲線，從中可以發(fā)現，靠背鎖越接近靠背上部，受力狀況越好，越容易通過撞擊試驗。



6、行李箱底板摩擦系數對試驗結果有影響嗎？

針對不同的白車身，行李箱底板的材質也可能不同，即可能存在不同大小的摩擦系數，因此，在發(fā)生撞擊時，行李塊與底板間的摩擦力也不同。通過計算能量的損失來判斷地板摩擦力對移動行李沖擊試驗的影響。

摩擦系數為0.3時，由單個行李塊因摩擦所損失的最大動能Ws=F.S=18 kg×9.8 N/kg×0.3×0.2m=10.584 J；

當取摩擦系數為0.7時，則由單個行李塊因摩擦所損失的最大動能為Ws=F.S=18 kg×9.8 N/kg×0.7×0.2 m =24.696 J。

可見，試驗中行李塊沖擊座椅的能量損失隨摩擦系數的不同而不同，其大小與摩擦系數成正比。當摩擦系數較大時，沖擊能量損失較大，更有利于試驗結果滿足標準要求。但分析得知，總的初始動能為W0=1/2 mv2=1/2×18 kg×（13.9 m/s）2=1 736 J。當摩擦系數為0.3~0.7 時，摩擦做功所占沖擊能量損失所占比例僅為0.6%~1.4%。由此可見，摩擦力的存在所導致的行李塊損失的動能比較小，其對靠背在碰撞過程中的性能產生影響可以不作為主要因素。