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解密MPDB評(píng)估車輛設(shè)計(jì)
2019-05-22 22:30:54· 來(lái)源：全球頂級(jí)安全專家 車輛碰撞安全
從MPDB研究測(cè)試結(jié)果看，MPDB評(píng)估有一個(gè)矛盾點(diǎn)，當(dāng)碰撞車輛質(zhì)量較小時(shí)，碰撞車輛吸收的碰撞能量相對(duì)較大，MPDB試驗(yàn)的假人評(píng)估得分相對(duì)較低（或得分非常困難），而
從MPDB研究測(cè)試結(jié)果看，MPDB評(píng)估有一個(gè)“矛盾點(diǎn)”，當(dāng)碰撞車輛質(zhì)量較小時(shí)，碰撞車輛吸收的碰撞能量相對(duì)較大，MPDB試驗(yàn)的假人評(píng)估得分相對(duì)較低（或得分非常困難），而兼容性修正罰分會(huì)較低，至少臺(tái)車的速度變化會(huì)?。环粗?，當(dāng)碰撞車輛質(zhì)量較大時(shí)，碰撞車輛吸收碰撞能量相對(duì)較少，假人的評(píng)估得分相對(duì)較高（或得分較易），但臺(tái)車速度變化會(huì)大，兼容性修正罰分會(huì)多。所以MPDB車輛設(shè)計(jì)盡量消除這個(gè)“矛盾點(diǎn)”，做到兩者兼顧。
圖一 MPDB研究碰撞結(jié)果
MPDB與ODB試驗(yàn)對(duì)比
以1400kg的緊湊型轎車為例來(lái)對(duì)比一下MPDB與ODB結(jié)果的差異。
一、車身加速度方面
MPDB碰撞能量巨大，相對(duì)碰撞速度達(dá)到了100km/h，因此MPDB試驗(yàn)車輛加速度明顯大于ODB，峰值高出了約20g，并且加速度整體起來(lái)較早（整體相對(duì)于ODB有很大的前移），從加速度整體看，很類似于該車輛進(jìn)行50km/h剛性壁障全正碰試驗(yàn)。
二、車身結(jié)構(gòu)方面
通過對(duì)比兩個(gè)工況的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)MPDB與ODB試驗(yàn)結(jié)果前端變形很相似，尤其防撞橫梁都有非常大的彎折，但在MPDB試驗(yàn)中吸能盒壓潰變形不理想。
圖二 MPDB與ODB試驗(yàn)后前端變形對(duì)比
三、Y方向移動(dòng)
MPDB試驗(yàn)中假人與氣囊的作用時(shí)間提前了，且作用時(shí)間較長(zhǎng)，持續(xù)了約100ms，在假人與氣囊作用的過程中，MPDB碰撞車輛橫向移動(dòng)加劇。
圖三 整車橫向移動(dòng)
四、假人響應(yīng)
由于MPDB碰撞能量巨大，碰撞劇烈，所以假人的響應(yīng)傷害值比ODB要高很多。
可以看出假人各部位的傷害值都明顯增加，雖然THOR假人評(píng)分限值與H3不同，但得分方面還是明顯低了很多。
圖四 胸部壓縮量對(duì)比
五、兼容性評(píng)估
在兼容性評(píng)估方面，MPDB試驗(yàn)兼容性評(píng)估罰分達(dá)到最大。碰撞中前防撞橫梁撕裂，前縱梁、吸能盒變形不合理，前端結(jié)構(gòu)沒有很好地分散碰撞能量。
圖五 兼容性評(píng)估結(jié)果
圖六 結(jié)構(gòu)變形不合理
MPDB車輛設(shè)計(jì)對(duì)策
MPDB評(píng)估包括乘員響應(yīng)評(píng)估和碰撞兼容性評(píng)估兩個(gè)方面。
下面從將從三個(gè)方面來(lái)淺談一下MPDB設(shè)計(jì)方面對(duì)策：車身響應(yīng)、乘員保護(hù)響應(yīng)和兼容性。
一、車身結(jié)構(gòu)方面
車身耐撞性仍然是MPDB的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。前段時(shí)間聽一個(gè)工程師說：實(shí)施MPDB后，之前的車身耐撞性那一套過時(shí)了。其實(shí)則不然，他是沒有真正地理解車身耐撞性設(shè)計(jì)方法和原理，其實(shí)理論還是那個(gè)理論，方法還是那個(gè)方法，只不過形勢(shì)和情況發(fā)生變化了，要因地制宜，適應(yīng)新的情況和新的變化，所以《車身耐撞性設(shè)計(jì)與分析》里面所講的那一套并沒有過時(shí)，關(guān)鍵看理解。
無(wú)論是ODB，還是MPDB，車身耐撞性設(shè)計(jì)歸根結(jié)底還是碰撞能量分散和吸收。只不過要基于MPDB工況的特點(diǎn)，對(duì)之前的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
一方面MPDB碰撞能量巨大，必須合理規(guī)劃能量的分散，有必要增加能量分散路徑，之前針對(duì)ODB的車輛傳遞路徑已經(jīng)不能滿足要求了。有幾個(gè)方面可以參考：
1、優(yōu)化前防撞橫梁的設(shè)計(jì)，盡可能擴(kuò)大防撞橫梁的跨度，能延伸到對(duì)前輪防護(hù)位置，增加防撞橫梁的強(qiáng)度，不能在碰撞中斷裂或撕裂。利用其在橫向上分散碰撞能量。在實(shí)際中也有利于車輛迎頭撞到樹上的保護(hù)。
2、增加碰撞能量傳遞到路徑，在防撞橫梁垂直面上下最好能各增加一條橫向傳遞路徑：水箱上橫梁和水箱下橫梁，或類似結(jié)構(gòu)。
3、在縱向上，需要將傳統(tǒng)的車身shotgun向前延伸，同時(shí)加強(qiáng)shotgun與前縱梁的連接，這樣可以保持碰撞能量傳遞的穩(wěn)定性。最好能采用封閉的副車架設(shè)計(jì)，副車架前端與水箱下橫梁連接。
通過上面的路徑設(shè)計(jì)組成了車輛前端碰撞防御結(jié)構(gòu)，垂直方向最好能覆蓋250～650mm范圍，橫向最好能覆蓋前輪寬度位置。
圖七 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議
另一方面要合理規(guī)劃車輛前端結(jié)構(gòu)的能量吸收，可以對(duì)車輛前端潰縮區(qū)域的結(jié)構(gòu)分成兩區(qū)域，一個(gè)叫“軟的區(qū)域”，例如，吸能盒，縱梁前端等，這個(gè)區(qū)域主要用來(lái)保護(hù)對(duì)方車輛（兼容性評(píng)估），另一個(gè)叫“硬的區(qū)域”，例如，縱梁后端，shotgun根部等，該區(qū)域主要用來(lái)保護(hù)碰撞車輛自身。對(duì)于大而重的車輛應(yīng)該加強(qiáng)軟的區(qū)域設(shè)計(jì)，一定要匹配好吸能盒的吸能效果，更好地保護(hù)對(duì)方車輛，這樣會(huì)獲得很好地兼容性評(píng)估。而對(duì)于輕的小型車輛，重點(diǎn)在硬的區(qū)域設(shè)計(jì)，加強(qiáng)自身的保護(hù)。通過CAE仿真手段合理匹配“軟區(qū)域”和“硬區(qū)域”的強(qiáng)度。
二、約束系統(tǒng)方面
MPDB碰撞車輛加速度起來(lái)較早，安全氣囊和安全帶預(yù)緊的時(shí)間要提前，另外MPDB碰撞中車身比ODB橫向移動(dòng)大且劇烈，因此，安全氣囊需要足夠大，氣囊保壓時(shí)間要長(zhǎng)，避免乘員頭部的過高的傷害和額外的修正，另外車身劇烈的橫向移動(dòng)，容易導(dǎo)致假人碰撞中傾斜，增加假人的傷害值，合理匹配安全氣囊和安全帶保護(hù)。
圖八 假人傾斜
基于之前ODB與MPDB對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)MPDB試驗(yàn)的約束系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，收到了很好的效果。
其中大腿和膝部雖然傷害高，但優(yōu)化前和優(yōu)化后均是滿分。小腿的傷害來(lái)自防火墻的變形侵入。
三、兼容性評(píng)估方面
兼容性評(píng)估主要考察三個(gè)方面：壁障變形的均勻性、臺(tái)車的速度變化和壁障擊穿。
像傳統(tǒng)的ODB車輛那樣兩根縱梁+前防撞橫梁的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足兼容性評(píng)估要求了，這樣往往在碰撞中載荷集中，導(dǎo)致壁障變形的不均勻，過強(qiáng)縱向傳遞結(jié)構(gòu)還會(huì)在PDB壁障上戳個(gè)洞，導(dǎo)致壁障擊穿。
前面講的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是鑒于兼容性評(píng)估考慮。
車輛前端要有合理的防御幾何結(jié)構(gòu)，能很好地覆蓋兼容性評(píng)估區(qū)域，防御結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分布合理，確保PDB壁障變形均勻，降低壁障均勻性變形罰分，在碰撞中不能出現(xiàn)載荷集中現(xiàn)象，確保碰撞中不能擊穿壁障。
對(duì)于大而重的車輛，前端防御結(jié)構(gòu)要做好“軟區(qū)域”的設(shè)計(jì)，合理緩沖吸收MPDB碰撞能量，減小MPDB臺(tái)車速度變化，從而降低乘員負(fù)載指數(shù)OLC罰分。
下面的車身前端防御結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是很好的兼容性設(shè)計(jì):
圖九 良好的車身兼容性設(shè)計(jì)
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掃描以下二維碼，從這里學(xué)碰撞安全、乘員保護(hù)、約束系統(tǒng)、試驗(yàn)分析
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