轎車側面B柱碰撞車身結構安全性研究

劉科志　張鵬

摘 要：隨著社會的進步，人們的生活水平在不斷的提升，汽車已經不再屬于奢侈品，而是以普通商品的方式步入了千家萬戶，成為了人們主要的出行工具。汽車在設計制造的過程中，必須要考慮其安全性，如果汽車的安全性能不達標，在發生交通事故的時候，會增加人員傷亡的幾率，提升事故的嚴重性。在汽車的車身結構中，側面B柱是一個非常重要的部分 ，減少側面B柱碰撞損傷是一個重要的性能指標，汽車側面結構的防撞能力也是汽車設計制造過程中的重點。本文對轎車側面柱碰撞車身結構安全性進行分析，并且提出了幾點相關性淺見。

關鍵詞：轎車側面B柱;安全性;碰撞車身結構

1 引言

轎車側面B柱是汽車的重要組成部分，如果這個結構的安全性不足，會直接的威脅到轎車駕駛人員的生命。近年來隨著轎車數量的增加和交通情況的越發復雜，轎車的安全性已經受到了社會的廣泛重視，在這樣的社會背景下，轎車側面柱碰撞車身結構的安全性必須要符合相關的標準，才能給人們提供安全的駕駛環境，減少各種交通事故帶來的影響。下文對此進行簡要的闡述。

2 轎車側面B柱碰撞車身結構安全性研究現狀

當前，隨著人們生活條件的提升，對汽車的要求也在不斷的提升，汽車行業必須要做出相應的改變，順應時代的需要，逐漸的提升汽車的安全性，引入先進的技術來實現更加強力的轎車側面柱，提升車身結構安全性能。但是在當前的汽車設計制造行業中，對汽車的碰撞方面的檢測工作缺乏應有的重視，認識上的缺失直接的造成了汽車碰撞測試的相關設備存在嚴重的不完善的現象，從而給汽車帶來了許多的安全隱患。在這一點上看，國外的一些國家，特別是西方的發達國家，汽車碰撞測試意識要遠遠的強于我國，比如德國、英國等一些汽車制造強國，汽車碰撞測試的設備非常的完善，已經形成了一套相對完善的體系。汽車的碰撞測試主要包含了兩個方面的內容，第一方面為汽車的整體安全性測試，第二方面為轎車側面柱的碰撞測試，通過這兩個方面的測試，可以為汽車的設計制造提供強有力的依據，根據碰撞測試的結果，汽車制造行業可以及時的得出汽車結構中存在的不足，通過結構上的改進和完善，提升汽車的安全性。在這一點上看，我國的汽車制造行業還有許多不足，需要向發達國家借鑒相關的經驗，并且要對轎車側面柱碰撞安全性結構測試給予高度的重視，打造安全性極高的汽車，推動我國汽車制造行業的發展。

3 轎車側面B柱碰撞車身結構安全性分析

轎車側面B柱碰撞車身結構安全性測試是一項非常重要的工作，也是汽車制造行業必須要重視的工作內容。在實際的測試過程中，主要分析以下幾個方面的內容：

3.1 轎車側面B柱損傷中生物力學理論分析

隨著我國汽車制造行業的不斷進步轎車側面柱碰撞乘員傷害已經成為了汽車安全性檢測工作中的重要內容，而且也是當前汽車安全研究工作的主要工作之一。由于汽車的機構相對復雜，在汽車發生碰撞之后，汽車的內部特別是駕駛室中會受到各種力的沖擊，這些力來自于汽車的各種構件，給汽車乘員帶來很大的傷害，另外，由于物理慣性的作用，汽車在受到撞擊以后，人體會受到加速度帶來的力，如果這個力過大，超出了汽車駕駛人員的身體最大承受極限，就會對汽車乘員造成不同程度的傷害，使汽車乘員失去一些生理功能。另外，通過這樣的測試方式，可以對汽車乘員的損傷機理有一個更加深入的了解，對傷害的類型也有一個更加全面的把握。汽車在行駛的過程中，發生碰撞以后，對人體的傷害作用力主要來自于外部荷載，汽車的防護裝置會在一定程度上減少外部荷載，人體在受到外部荷載以后，會發生生物力學響應，如果這個生物力學響應大于人體的最大承受能力，就會產生不同方式的損傷機理，這個外部荷載會傳遞到人體的其他部位，給人體帶來傷害。

3.2 轎車側面B柱碰撞中的力學分析

在汽車的使用過程中，汽車的碰撞是非常常見的一種情況，但是在碰撞發生的時候，轎車側面B柱的碰撞比較常見。轎車在發生碰撞以后，轎車的整體加速可以使用如下方式來進行計算：ag=ap+ag/p=a+ha，在這公式中，ag是轎車的總體的加速度，這個加速度指的是重心位置的，公式中的ap是指轎車側面B柱和轎車其他結構接觸位置的加速度，這也是轎車側面B柱碰撞測試的重點位置，h指的是一種沖擊帶來的力臂，公式中的a表示的是轎車側面柱發生碰撞過程中轉角產生的加速度。這個公式通過總結，可以得出牛頓的力學定律F=mag，轎車在發生碰撞以后，碰撞過程符合角動量守恒定律，通過公式可以通過如下方式來進行表示：Fh=Ia=mk2a，在這個物理學公式中，K指的是旋轉半徑，F=M（a+ha），通過這些公式的計算，可以得出轎車側面B柱碰撞過程中產生的總體的加速度。

3.3 轎車側面B柱發生碰撞仿真分析

在轎車側面B柱碰撞的過程中，移動壁障是當前最常見的一種仿真模型，在我國當前的汽車制造設計行業中應用的比較廣泛，為了提升移動壁障的專業性，我國的政府部門對移動壁障的性能做出了明確的規定，給轎車側面B柱仿真碰撞提出了更加詳細的實驗條件。在轎車側面柱仿真碰撞實驗過程中，通常要使用汽車模型，汽車模型的質量為1.65t，在汽車模型中，有限元網格的數量大約為557141個，汽車模型必須要具備一個初始的速度，轎車側面柱仿真碰撞試驗的速度為14.772m/s，汽車具有初始速度以后，汽車與MDB的接觸面積會逐漸的增加。在這樣的狀態下，轎車側面的結構呈現出了一種另類的狀態，結構狀態會逐漸的變軟，同時，汽車側面的形變速度也會逐漸的增加，這種速度如果一直保持，會給汽車駕駛人員和汽車的乘客安全帶來極大的威脅，帶來許多的安全風險。在正常的情況下，汽車發生側面碰撞的時候，會發生兩個碰撞過程，這兩個過程是同時發生的，在這里被稱之為一次碰撞與二次碰撞。一次碰撞主要是指汽車與其他物體之間發生的直接碰撞，二次碰撞指的是汽車駕駛人員和乘客與汽車內部構件發生的碰撞，二次碰撞是由于一次碰撞產生的慣性而發生的，兩者在時間上沒有明顯的區別。在汽車發生碰撞以后，汽車內部人員受到傷害的原因主要可以分為以下幾個原因：第一，汽車的速度過快，與其他物體發生碰撞以后，汽車產生了非常大的加速度，受慣性的影響，這種加速度會作用在人體上，超出人體承受的極限值，從而對人體的生理機能產生危害，造成人體器官的損傷;第二，汽車在發生碰撞以后，外部的物體特別是堅硬尖銳的物體，可能會進入到汽車內部，給人體造成直接的傷害，比如扎傷和擠壓傷害等;第三，在第一次碰撞發生的同時，汽車的側面會產生嚴重形變，這種變化會加劇汽車事故的嚴重程度，汽車內部人員與汽車之間的傷害面積會增加。這種情況會引發汽車二次碰撞產生的傷害。另外，作為汽車的重要防護支撐結構，汽車防撞桿位置必須要合理，而且汽車防撞桿的強度也必須要符合相關的標準，只有這樣才能在碰撞發生的時候，減少事故對人員的傷害，減少第一次碰撞和二次碰撞的嚴重程度，如果防撞桿的這兩個方面設計存在問題，就會整體的降低汽車的安全性能，在這樣的情況下，汽車會在發生碰撞的同時，會產生更加明顯的形變，這種形變會直接的提升二次碰撞產生的危害，給汽車的駕駛人員和汽車的乘坐人員帶來更加嚴重的安全隱患。汽車在使用的過程中，發生碰撞的方式有很多，其中最主要的碰撞方式有汽車的側面碰撞和汽車的障礙物碰撞，其中汽車的側面碰撞會對汽車的駕駛人員和汽車內部的乘客造成嚴重的安全威脅，這就需要汽車制造行業要在轎車側面B柱上下功夫，通過提升轎車側面B柱的強度和設計合理性，來增加汽車的使用安全性，這樣可以使汽車在發生側面碰撞的過程中，減少二次碰撞帶來的形變，從而降低汽車側面碰撞給人們帶來的傷害，這也是推動汽車行業進步的一種非常重要的方式。

4 結束語

綜上所述，當前汽車已經成為了人們的主要代步工具，隨著人們生活水平的提升，汽車市場在不斷的擴大。汽車的在滿足人們出行需要的同時，還必須要在設計制造的環節，加強汽車安全性的設計工作。轎車側面B柱是汽車的重要結構，通過轎車側面柱的加強，可以有效的提升汽車的防撞擊能力。汽車制造行業必須要對其有一個應有的重視，提升汽車的安全性，為我國汽車行業的進步做出積極的貢獻。

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