乘用車內部凸出物頭型吸能試驗方法分析與研究

張超 呂仕爽 李勛 李永剛 張龍

摘? 要：GB11552-2009《乘用車內部凸出物》標準作為國家強制性標準之一，對車內許多構件的吸能性提出了要求。本文通過分析GB11552-2009中的有關技術要求，探討了頭型吸能試驗方法，通過實例比較介紹了乘用車內部構件吸能性試驗，希望能給整車廠設計人員提供參考。

關鍵詞：內部凸出物;頭型;吸能試驗

中圖分類號：U467.3? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1005-2550（2019）02-0061-04

前言

我國汽車工業一直保持著高速發展，汽車保有量也位居全球前列，在汽車與人們生活越來越緊密的同時，汽車車輛安全越來越被人們重視，在許多重大交通事故中，由于車內凸出物導致車內乘員受到傷害的案列層出不窮。為了保護車內乘員的安全，我國于2009年1月1日強制實施了GB11552-2009《乘用車內部凸出物》標準。該標準對M1類乘用車內部凸出物的尺寸、吸能性等做出了要求，以減輕在發生事故的時候這些構件對人體造成的傷害。其中頭型吸能性通過模擬車內乘員發生交通事故時，頭部與車內構件撞擊產生的傷害，其作為一個重要檢測項目貫穿了整個標準內容。本文主要介紹了頭型吸能試驗方法，同時結合實際檢測工作中的頭型吸能試驗案例，介紹了乘用車內部構件吸能性試驗過程，并對實際試驗操作中的關鍵問題進行分析并提出解決辦法。

試驗時，調整試驗設備臂長與提供的參數L一致，調整擺錘的角度與提供的參數θ及ζ一致，在擺錘球頭上標記L1、L2距離以確定接觸點C點位置。試驗設備沿車輛縱向平面、橫向平面以及鉛垂面方向移動使得球頭撞擊接觸點C點與測試樣品標記點重合，設置撞擊速度V=24.1km/h（對于覆蓋安全氣囊的蓋板，撞擊速度為19.3km/h）。

1.2? ?頭型水平沖擊試驗

由于結構限制，有些構件的頭型吸能試驗無法采用擺錘方式進行試驗，可以按照標準要求，采用這種頭型水平沖擊試驗的等效方法予以代替。該裝置由一剛性全程導向直線撞擊頭型（見圖3）所示，該撞擊頭型為一個質量為6.8kg、直徑為165mm的半球形剛性頭型。

試驗時，試驗設備沿車輛縱向平面、橫向平面以及鉛垂面方向移動使得球頭撞擊接觸點C點與測試樣品標記點重合（見圖3）即可，設置撞擊速度V=24.1km/h（對于覆蓋安全氣囊的蓋板，撞擊速度為19.3km/h）。

2? ? 乘用車內部構件吸能試驗案列分析對比

2.1? ?以下選取了同一款車型的儀表臺樣品分別進行擺錘沖擊試驗和頭型水平沖擊試驗

2.1.1 擺錘沖擊試驗

在頭碰區域內選取了乘員側格柵撥鈕中心處作為碰撞點。設置撞擊速度V=24.1km/h，撞擊點臂長L=790.3mm，撞擊接觸時擺錘與鉛垂面的夾角θ=54.33°，撞擊接觸時擺錘與車輛縱向平面的夾角ζ= -18.93°，L1=23.0mm，L2=18.9mm。

2.1.2 頭型水平沖擊試驗

選取同一車型儀表臺樣件，在頭碰區域內選取了乘員側格柵撥鈕中心處作為碰撞點。設置撞擊速度V=24.1km/h。

2.1.3 試驗結果分析

試驗結果（見圖4），通過對同一車型儀表臺同一個點分別進行擺錘沖擊試驗和頭型水平沖擊試驗，擺錘沖擊試驗后，G3ms=67.0g，有大范圍危險凸出物，球體在撞擊到儀表臺后侵入角為7.1°，侵入量為11mm;頭型水平沖擊試驗，G3ms=55.78g，有小范圍危險凸出物，球體在撞擊到儀表臺后侵入量為5.0mm。兩種試驗結果雖然都不滿足吸能試驗要求，但是通過試驗后數據比對，擺錘沖擊試驗撞擊時頭型受力更接近實際碰撞事故發生時的狀態，所以對于儀表臺類似構件擺錘沖擊試驗能更好的模擬在碰撞事故發生時人體頭部所受到的傷害，試驗時選取該方法較為合理。

2.2? ?以下選取了同一款車型的把手樣品分別進行擺錘沖擊試驗和頭型水平沖擊試驗

2.2.1 擺錘沖擊試驗

選取了把手前端處作為碰撞點。設置撞擊速度V=24.1km/h，撞擊點臂長L=790mm，撞擊接觸時擺錘與鉛垂面的夾角θ=55.0°，撞擊接觸時擺錘與車輛縱向平面的夾角ζ= -20.5°，L1=0mm，L2=70.5mm。

2.2.2 頭型水平沖擊試驗

選取同一車型把手樣件，撞擊點位置也相同（把手前端處）。設置撞擊速度V=24.1km/h。

2.2.3 試驗結果分析

試驗結果（見圖5），通過對同一車型把手同一個點分別進行擺錘沖擊試驗和頭型水平沖擊試驗，擺錘沖擊試驗后，G3ms=27.1g，無危險凸出物，由于結構空間限制，球體在撞擊到把手后直接砸到下面的緩沖墊;頭型水平沖擊試驗，G3ms=73.2g，無危險凸出物，球體在撞擊到把手后侵入量為10mm。兩種試驗結果雖然都滿足吸能試驗要求，但是通過試驗后數據比對，由于結構空間限制，把手擺錘沖擊試驗受力沒有集中在測試構件表面，大部分受力集中到緩沖墊上，不能體現實際碰撞事故發生時的狀態，試驗效果不能很好的體現把手的吸能性能。而頭型水平沖擊試驗時試驗受力集中在測試構件表面，撞擊時頭型受力更接近實際碰撞事故發生時的狀態，試驗效果能完好體現把手的吸能性能，所以對于把手構件，頭型水平沖擊試驗能以更惡劣的狀態模擬在碰撞事故發生時人體頭部所受到的傷害，試驗時選取該方法較為合理。

3? ? 總結語

通過以上試驗方法研究以及實例試驗對比，可以得出對于不存在結構空間限制的構件如儀表臺、副儀表臺吸能試驗選用擺錘沖擊法能更好的模擬在碰撞事故發生時人體頭部所受到的傷害，對于一些結構空間限制的構件如把手、頂蓋構件等選用水平沖擊法能更好的模擬在碰撞事故發生時人體頭部所受到的傷害。

吸能試驗模擬了碰撞事故發生時，人體頭部與車內構件發生撞擊的狀態。所以通過吸能試驗的結果分析，可以考核車內乘員在發生事故的時候受到的傷害，驗證本文列舉的構件質量與安全性能。本文主要介紹了頭型吸能試驗方法，同時結合實際檢測工作中的頭型吸能試驗案例，介紹了乘用車內部構件吸能性試驗過程，希望能給那些對GB11552標準吸能試驗有疑問的主機廠設計人員有所幫助。

參考文獻：

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