基于2021版C-NCAP和IIHS侧面碰撞工况车辆结构性能研究
基于25%偏置碰撞的某SUV仿真分析及改进设计
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2024.01.014基于25%偏置碰撞的某SUV 仿真分析及改进设计李冠君，田国富（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110870）摘要：本文运用Hypermesh 和Ls-dyna 软件对某SUV 车型进行小偏置碰撞有限元仿真分析，分析整车变形情况以及车身结构评级结果，总结出合理的改进方案，提升车身前端部件吸能能力，减少转向管柱、油门制动踏板等部件对乘员舱的侵入量。
在A 柱及门槛等变形较大的部位添加加强板，提高乘员舱刚度，减小乘员受到的伤害。
车身结构评级由“差”提升为“优秀”，说明改进方案具有一定的效果。
关键词：有限元仿真；小偏置碰撞；结构改进 中图分类号：U463.82文献标识码：A文章编号：1673-6478（2024）01-0062-04Simulation Analysis and Improved Design of an SUV Based on 25% Offset CollisionLI Guanjun, TIAN Guofu(Shenyang University of Technology, Mechanical Engineering College, Shenyang Liaoning 110870, China)Abstract: Through Hypermesh and Ls-dyna software, a small bias collision finite element analysis of an SUV model was simulated, the deformation of the whole vehicle and the results of the body structure rating were analyzed. A reasonable improvement plan to enhance the energy absorption capacity of the front end components of the vehicle and reduce the intrusion of components such as the steering column and accelerator brake pedal into the passenger compartment was designed. Reinforcement plates to areas with significant deformation, such as the A-pillar and door sill, were added to increase the stiffness of the passenger compartment and reduce injuries to passengers. The body structure rating upgraded from "poor" to "excellent", explaining that the improvement plan has a certain effectiveness.Key words: finite element simulation; small offset collisions; structural improvements 0 引言正面小重叠度碰撞事故是正面碰撞事故中致死率最高的[1-2]，其对车辆的安全性能要求更高。
面向二轮车的汽车AEB_系统研究综述
174AUTO TIMETRAFFIC AND SAFETY | 交通与安全1 引言近年来，我国的机动车数量突飞猛进，但是伴随着车辆数量的增长引起的相关问题也不容小视。
特别是随着外卖行业和快递行业的蓬勃发展，两轮车辆的数量急剧攀升，然而由于两轮车辆具有速度快、运动灵活的特点，导致了两轮车辆在交通事故中的占比不断提升。
而且，缺乏安全保护的两轮车在道路交通中属于弱势参与方，一旦发生事故，碰撞事故中骑行者的伤亡率更高。
我国统计局数据显示，2020 年交通事故死亡人数总计61703 起，其中二轮车骑车人死亡事故数15347 起，占比超过24%[1]。
自动紧急制动系统（AEB ）能够对车辆前方潜在的碰撞危险进行识别，并给予驾驶员相应的警告提示，紧急情况下还能对车辆自主施加制动以避免或减轻碰撞危险。
该技术能够很大程度上避免或缓解追尾事故的发生， 保护驾乘人员安全，因此AEB 已经成为主动安全领域研究的热点[2]。
近年来欧盟新车安全评鉴协会(Euro NCAP)、美国高速公路安全管理局(NHTSA)、日本新车安全评价协会(J-NCAP)、中国新车安全评价协会(C-NCAP) 等汽车测评机构开始关注自动紧急制动(AEB) 系统在汽车上的应用， 并相继将AEB 系统纳人新车主动安全评价规程[3]。
Euro NCAP 研究表明，AEB 可以避免27％的碰撞事故[4]。
2017 年，美国交通安全管理局（NHTSA ）和美国公路安全保险协会联合发布报告称，按照各汽车企业承诺的AEB 装车率，到2025 年美国将避免2.8 万起事故和1.2 万人员受伤[5]。
当前针对AEB 系统的测试、场景等方面的研究主要集中于车对车以及车对行人，汽车对二轮车的AEB 系统测试规程、场景等研究的研究较少。
本文对面向二轮车辆的AEB 测试规程、测试场景及控制策略等方面进行了详细的综述，以期为汽车AEB 技术的进一步研究和场景应用提供技术和理论参考。
中国新车评价规程C-NCAP详析
中国新车评价规程C-NCAP详析什么是C-NCAP?C-NCAP是将在市场上购买的新车型按照比我国现有强制性标准更严格和更全面的要求进行碰撞安全性能测试，评价结果按星级划分并公开发布，旨在给予消费者系统、客观的车辆信息，促进企业按照更高的安全标准开发和生产，从而有效减少道路交通事故的伤害及损失。
C-NCAP 要求对一种车型进行车辆速度50km/h与刚性固定壁障100%重叠率的正面碰撞、车辆速度56km/h 对可变形壁障40%重叠率的正面偏置碰撞、可变形移动壁障速度50km/h与车辆的侧面碰撞等三种碰撞试验，根据试验数据计算各项试验得分和总分，由总分多少确定星级。
评分规则非常细致严格，最高得分为51分，星级最低为1星级，最高为5+。
中国汽车技术研究中心在深入研究和分析国外NCAP的基础上，结合我国的汽车标准法规、道路交通实际情况和车型特征，并进行广泛的国内外技术交流和实际试验确定了C-NCAP的试验和评分规则。
与我国现有汽车正面和侧面碰撞的强制性国家标准相比，不仅增加了偏置正面碰撞试验，还在两种正面碰撞试验中在第二排座椅增加假人放置，以及更为细致严格的测试项目，技术要求也非常全面。
C-NCAP对试验假人及传感器的标定、测试设备、试验环境条件、试验车辆状态调整和试验过程控制的规定都要比国家标准更为严谨和苛刻，与国际水平一致。
今后，C-NCAP还将随着技术的发展进行完善。
汽车企业普遍对C-NCAP的推出表示重视，认为对提高汽车安全性很有意义，也符合中国实际，肯定会成为企业产品开发的重要依据。
C-NCAP在筹备过程中就已受到国外的关注，一些国外公司已经开始对应C-NCAP进行深入研究和试验，国外NCAP机构也对C-NCAP结合中国情况的试验和评分规程给予肯定。
NCAP是最早在美国开展并已经在欧洲、日本等发达国家运行多年的新车评价规程，一般由政府或具有权威性的组织机构，按照比国家法规更严格的方法对在市场上销售的车型进行碰撞安全性能测试、评分和划分星级，向社会公开评价结果。
iihs碰撞测试等级
iihs碰撞测试等级随着汽车的普及和交通事故的频发，人们对车辆安全性能的关注度也越来越高。
为了评估和比较不同车型的安全性能，美国公路安全保险协会（IIHS）开展了一系列碰撞测试，并根据测试结果对车辆进行等级评定。
本文将对IIHS碰撞测试等级进行介绍，并分析其对车辆选择和购买的影响。
1. IIHS碰撞测试概述IIHS是一个独立、非盈利的组织，致力于提高车辆安全性能，减少交通事故伤亡。
为了评估车辆在真实碰撞情境下的表现，IIHS设计了一系列严格的碰撞测试。
其中，最著名的测试项目包括前端碰撞、侧面碰撞、侧翻碰撞和后端碰撞等。
在前端碰撞测试中，车辆以60公里/小时的速度撞击固定的物体。
测试中，评估车辆的车身结构是否能有效吸收和分散碰撞力量，以及驾驶舱的保护性能。
而在侧面碰撞测试中，车辆被模拟的移动障碍物撞击，评估车辆侧面的防护性能。
侧翻碰撞测试则是评估车辆在剧烈变向时保持稳定的能力。
后端碰撞测试则主要关注车辆的后部保护性能。
2. IIHS碰撞测试等级分类根据碰撞测试的表现，IIHS将车辆分为以下几个等级：(1) 最佳安全选项+：车辆在所有IIHS碰撞测试项目中均获得最高评分。
具备出色的整体安全性能和先进的安全辅助技术。
(2) 最佳安全选项：车辆在所有IIHS碰撞测试项目中获得较高评分，但在某些细节方面有所不足。
(3) 较高安全选项+：车辆在大多数IIHS碰撞测试项目中获得较高评分，但在某些方面有一定改进空间。
(4) 较高安全选项：车辆在大多数IIHS碰撞测试项目中表现良好，但在某些方面有待改进。
(5) 一般安全选项+：车辆在某些IIHS碰撞测试项目中表现良好，但在其他方面有一定改进空间。
(6) 一般安全选项：车辆在某些IIHS碰撞测试项目中表现良好，但在其他方面有待提升。
(7) 较低安全选项：车辆在大部分IIHS碰撞测试项目中表现较差。
(8) 最低安全选项：车辆在所有IIHS碰撞测试项目中表现极差。
通过这样的等级分类，消费者能够直观地了解不同车辆的安全性能，并做出明智的选择。
轿车侧面柱碰撞和可变形壁障碰撞试验研究
64doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.06.013 收稿日期：2023-10-09轿车侧面柱碰撞和可变形壁障碰撞试验研究黄志刚，王立民，张山，闫肃军（中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）摘 要：为研究侧面柱碰及侧面可变形壁障碰撞试验特点，选取某B级轿车分别进行了Euro-NCAP中侧面柱碰试验和C-NCAP侧面可变形壁障（AE-MDB）试验。
分析了车身加速度以及假人伤害特点，结果表明：侧面柱碰撞相比可变形壁障碰撞对乘员有更大的损伤风险，车身加速度更大，车身侵入量更大、局部变形更严重。
为减少侧面碰撞伤害，需要增加碰撞侧车身局部强度，避免小区域重叠刚性碰撞。
关键字：侧面柱碰；侧面可变形壁障碰撞；假人伤害；车身变形中图分类号：F407.471 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2023）06-0064-07Experimental Study on Side Pole Collision and DeformableBarrier Collision of CarHUANG Zhi-gang, WANG Li-min, ZHANG Shan, YAN Su-jun(China Automotive T echnology and Research Center Co., Ltd, Tianjin 300300, China) Abstract: In order to study the characteristics of side pole impact and side deformable barrier impact test, a B-class car is selected to carry out the side pole impact test in Euro-NCAP and side deformable barrier (AE-MDB) test in C-NCAP . The characteristics of body acceleration and dummy injury are analyzed. The results show that compared with the deformable barrier collision, the side pole collision has a greater risk of injury to passengers for vehicle body acceleration, at the same time, the intrusion is greater and local deformation is more serious. In order to reduce the side impact damage, it is necessary to increase the local strength of the body at the side of collision to avoid small area overlapping rigid collision.Key Words: Side Pole Impact; AE-MDB; Dummy Injury; Vehicle Body Deformation引 言汽车保有量的增加导致了汽车碰撞事故的增加，在各类碰撞事故中，侧面碰撞占到了事故总数的36%[1]。
基于C-NCAP和C-IASI实车侧面碰撞试验的
TRAFFIC AND SAFETY | 交通与安全基于C-NCAP和C-IASI实车侧面碰撞试验的假人损伤对比分析郭三本 王凯 刘东春中汽研汽车检验中心广州有限公司 广东省广州市 513340摘 要： 侧面碰撞试验的研究具有十分重要的现实意义。
本文从碰撞形式、台车和评价方法等方面分析了C-NCAP （2021版）和C-IASI（2020版）侧面碰撞试验技术规程的主要差异，然后以某一车型的实车碰撞试验对比分析了两种工况下的碰撞波形和假人损伤。
两种工况下的碰撞波形一致性较高，但C-IASI工况下主驾假人的头部伤害和躯干肋骨位移峰值更大，后排女性假人的躯干肋骨位移趋势和达到峰值的时刻具有较高的一致性。
关键词：C-NCAP C-IASI 侧面碰撞 假人损伤1 前言在汽车保有量不断提升的同时，与之而来的安全事故也不断增加。
根据国外交通事故死亡人数的相关数据统计，侧面碰撞引起死亡人数占比30%[1]。
在汽车侧面碰撞中，由于没有像前机舱拥有纵梁、前保险杠等有效吸能结构，B柱与乘员舱座椅距离有限，驾驶员的伤害往往会更大。
为了提高车辆侧面碰撞的安全性能，降低乘员的伤害，常从车辆结构耐撞性、安全气囊控制策略两方面开展研究，最后通过实车碰撞试验或者虚拟仿真实现性能验证。
而在现有国内的侧面碰撞形式中，主要根据GB20071、C-IASI和C-NCAP的规程开展动态试验评价车辆的被动安全性能。
据此，侧面碰撞试验的研究具有十分重要的现实意义，本文将分析对比C-NCAP （2021版）[2]和C-IASI（2020版）[3]实车侧面碰撞试验规程的主要差异，分析对比两种工况下碰撞波形和假人损伤的差异，为汽车侧面碰撞的被动安全性能研究提供有效的指引。
2 试验规程的主要差异分析本节将依次分析C-NCAP（2021版）和C-IASI（2020版）侧面碰撞试验中碰撞形式、台车和壁障、评价规程之间的差异。
1）碰撞形式CNCAP（2021版）侧碰在主驾驶、副驾驶和后排左侧座椅位置分别放置WORLD SID、ES2和SID IIs D版假人，然后MDB（Moving deformablebarrier）以km/h的速度撞击车辆R点向后250mm位置。
面向C-IASI开发的汽车侧面碰撞优化设计
10.16638/ki.1671-7988.2021.011.019面向C-IASI开发的汽车侧面碰撞优化设计杨浪，戴尹安，唐灿（威马汽车科技集团有限公司，四川成都610106）摘要：C-IASI为中国保险汽车安全指数（China Insurance Automotive Safety Index）简称，在侧面碰撞中更重更高的壁障车侧面撞击试验车辆以评价其车身结构变形和假人伤害保护。
在Hypermesh中建立了某整车有限元仿真模型，进行CAE仿真计算。
并通过与实车侧面碰撞试验数据对比，验证了有限元模型的有效性。
针对侧面结构变形较严重部分进行了优化分析，优化后B柱侵入量降低，侧面碰撞安全性得到提高。
关键词：侧面碰撞；仿真；优化中图分类号：U491.6；U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)11-58-03Optimization Analysis of Side Crash Safety Based on IIHSYang Lang, Dai Yinan, Tang Can( WM Motor Technology Co., Ltd., Sichuan Chengdu 610106 )Abstract:C-IASI is China Insurance Automotive Safety Index. A more weight and higher barrier side impacts the test vehicle and it assess body structure and dummy injury. A car’s side crash CAE mode is built with Hypermesh software and the finite element calculation is made. The model is verified to be effective by compared the data of B-pillar deformation with that of a test car. The optimization proposal of side crash is provided and some suggestions are given to improve the performance of side crash. The simulation results show that the side crash performance of the car is enhanced significantly. Keywords: Side crash; Simulation; OptimizationCLC NO.: U491.6; U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)11-58-03引言侧面碰撞事故是汽车交通事故中较为常见的一种碰撞形式。
基于2021_版C-NCAP_的Q3_假人伤害研究
doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.05.005 收稿日期：2023-07-26基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究顾海明，段丙旭，于睿晗，王立民（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，天津 300300）摘 要：通过对47个试验中Q3假人的伤害数据进行统计，对比分析引入Q3假人前后正面全宽碰撞工况的得分率情况，重点分析Q3假人各部位得分，统计结果表明引入Q3假人后2021版正面全宽碰撞工况假人得分率低于2018版假人得分率，Q3假人头、颈部相对于胸部更易失分，主要由于碰撞过程中Q3假人胸部受儿童座椅Harness约束，头、颈部由于惯性继续运动而产生的“甩动”效应而失分。
研究发现，车辆OLC值对假人伤害影响较大。
关键词：Q3假人；C-NCAP；得分率；伤害分析中图分类号：U467.14 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2023）05-0030-05Research on the Q3 Dummy Injury Based on C-NCAP 2021GU Hai-ming, DUAN Bing-xu, YU Rui-han, WANG Li-min(CATARC Automotive T est Center(Tianjin) Co.,Ltd, Tianjin 300300, China) Abstract: Based on the data of Q3 dummy in 47 tests, comparative analysis is performed to the scoring rate before and after the Q3 dummy introduction, focusing on scoring of eachbody parts. Results show that the scoring rate descends after the Q3 dummy introduction infull-width frontal impact scenario. Head and neck are more likely to lose points than chest.,the impact can cause swing effect to the head and neck when the dummy chest is restrainedby CRS system. It is found that vehicle OLC has a great influence on dummy injury.Key Words: Q3 Dummy; C-NCAP; Scoring Rate; Injury Analysis1 引言汽车碰撞用假人是碰撞试验中最重要的试验设备，Q3假人应用在欧洲ECER44、ECE R129、ASEAN NCAP、Global NCAP等标准中，2018版C-NCAP正面全宽碰撞试验中使用Q3假人，但仅评价其在碰撞过程中的头部最大位移量[1]，2021版C-NCAP正面全宽碰撞试验中增加了对Q3假人头、颈、胸部位置假人伤害的评价[2]。
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基于2021版C-NCAP和IIHS侧面碰撞工况车辆结构性能研究
作者：崔东王龙亮方锐胡帛涛苗澍
来源：《时代汽车》2021年第21期
摘要：本文对2021版C-NCAP和IIHS侧面碰撞工况进行了详细的对比，并采用有限元分析方法对某款SUV车型的侧面碰撞结构性能进行详细分析。
结果表明，IIHS侧面碰撞工况对车身结构耐撞性的要求要明显高于C-NCAP工况，相对应的B柱、前后车门的侵入量和侵入速度都有不同幅度的增加。
关键词：C-NCAP IIHS 侧碰工况车辆结构性能
1 引言
为了减少侧面碰撞给乘员带来的损伤，不同的国家根据各自国情制定了侧面碰撞标准，其中最具有代表性的是中国新车评价规程（C-NCAP）2021版侧面碰撞和美国公路安全保险协会（IIHS）的Side Impact Crashworthiness Evaluation 2.0。
这两种标准都是采用移动壁障撞击试验车辆的方法进行验证，但是移动壁障的尺寸、质量、刚度、碰撞速度以及乘员伤害指标都不相同，为了研究不同侧面碰撞工况下车辆的结构性能，有必要对这两种标准进行对比分析。
2 C-NCAP和IIHS侧碰工况解析
在2021版C-NCAP和最新的IIHS中，侧面可移动壁障碰撞工况设定如下图1所示。
对于两种碰撞工况分别从碰撞速度、碰撞位置、壁障质量、假人进行对比分析，具体参数如表1所示[1][2]。
由上表可以看出，C-NCAP侧面碰撞工况相对IIHS侧面碰撞差异较大，C-NCAP侧面碰撞速度、壁障质量相对较小，对应的初始能量少了将近1倍。
碰撞位置也不相同，C-NCAP侧面碰撞相对比较固定，IIHS侧面碰撞根据车型轴距不同，碰撞位置有所不同。
碰撞所采用的假人也不相同，C-NCAP侧面碰撞前排采用WS50th假人，后排采用SID-IIs（D版）假人，副驾驶采用ESII假人，IIHS侧面碰撞前排和后排均采用SID-IIs（D版）假人。
3 车辆结构对不同侧面碰撞工况的性能分析
为研究同一车型在不同侧碰工况中的性能响应，本文选取了具有市场代表性的SUV车型，分别建立了C-NCAP和IIHS可移动壁障侧碰模型。
为了准确研究车辆结构性能的响应，本文分别从B柱、前后车门的侵入量和侵入速度，进行分析[3]。
3.1 B柱侵入量和侵入速度对比分析
在整车结构中，B柱是连接下车体和顶棚的重要部件，对车辆侧面碰撞的耐撞性有直接影響，是重要吸能件，对乘员保护起到关键作用，B柱的侵入量决定了乘员的生存空间，侵入速度主要影响乘员的二次碰撞[4]。
为了准确分析B柱对假人的伤害，本文在B柱建立了5个位移传感器和5个速度传感器（B柱顶部、上部、中部、下部、底部），对应于假人的头部、颈部、胸部、腹部、腿部5个位置，分析B柱的侵入量和侵入速度对假人可能造成的伤害。
对比结果显示，C-NCAP和IIHS侧面碰撞工况下，B柱由中间向两端侵入有不同幅度增加，但是IIHS对应B柱的侵入量更大，最大值为191mm，而C-NCAP最大侵入量为
129mm，增幅均值为50%，在B柱底部侵入增幅更大，由9mm增加到68mm，B柱底部发生弯折，对假人腿部伤害较大。
在侵入速度对比中，C-NCAP和IIHS侧面碰撞中B柱中间区域速度较大，两端相对较低，同时IIHS侧面碰撞中B柱侵入速度整体比C-NCAP侧面碰撞高，最大值分别为9.5m/s和6.5m/s，都对应于假人的腿部区域。
3.2 车门侵入量和侵入速度对比分析
在侧面碰撞中，车门的侵入量直接影响前后排乘员的生成空间，如何最大限度减小车门的侵入量和侵入速度是侧面碰撞工况的开发重点[5]。
为了测量车门的侵入量和侵入速度，同样在前后车门的上部、中部以及下部建立了3个位移传感器和3个速度传感器。
两种碰撞工况下前车门侵入量曲线变化平稳、无突增突减，且整体变化趋势相同。
但IIHS侧面碰撞工况整体侵入量更大，最大值为201.5mm，增幅达到31%。
后车门侵入量曲线变化平稳、无突增突减。
但IIHS侧面碰撞工况最大侵入量在后车门的下部，为198mm，而C-NCAP工况发生在后车门的上部，最大值为65mm，这与后车门的结构强度有很大关系，C-NCAP工况下车门未发生压溃，而IIHS工况下后车门整体压溃。
两种碰撞工况下前车门侵入速度曲线整体变化趋势相同。
但IIHS侧面碰撞工况最大侵入速度为9.46m/s，而C-NCAP工况最大值为7.07m/s，增幅达到28%。
通过分析，IIHS侧面碰撞工况下各种伤害指标比C-NCAP工况下偏高，这与IIHS工况的壁障初始能量相关，毕竟两种工况的初始能量相差一倍，这两种工况的设置也与各自的国情有关，美国消费者比较青睐大排量、整备质量较重的皮卡车型，而中国消费者更加偏爱小排量、整备质量较小的经济车型。
若基于C-NCAP开发的车型出口美国，该车型的车身结构需要加强优化。
4 结语
通过对IIHS和2021版C-NCAP侧面碰撞工况的比较及两工况下车身结构响应的分析可知：
（1）IIHS侧面碰撞工况壁障碰撞速度、壁障质量相对C-NCAP侧面壁障较大，初始能量比后者高出将近1倍。
（2）IIHS侧面碰撞工况对车身结构耐撞性的要求要明显高于C-NCAP工况，同款车型IIHS碰撞侧面结构变形明显差于C-NCAP工况。
（3）相同车型下，IIHS侧面碰撞工况对应B柱、前后车门的侵入量和侵入速度都有不同幅度的增加。
参考文献：
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//.
[2]Insurance Institute for Highway Safety.Side impact 2.0 crash test protocol Version
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[3]李娜，黄维茹，王旗.某车型基于C-IASI和2018版C-NCAP侧面碰撞工况的对比分析[J].内燃机与配件，2021（07）：56-58.
[4]胡远志，邹缘良，刘西，等.基于不同新车评价规程的侧面碰撞仿真分析[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2017，31（04）：1-9.
[5]彭宇玲，郭献洲.基于汽车侧面碰撞安全性B柱结构优化设计[J].机械设计与制造，2020，No.350（04）：157-162.。