2021 C-NCAP研究中的新工況設計影響分析

沈海東　董瑞強　孫金霞

目前2021版C-NCAP正在如火如荼的研究中，相比與2018版C-NCAP，新版本中對車輛結構要求做出了較大改變，最主要的是引入了模擬兩車對撞的50kph 50%重疊MPDB工況和采用a-PTL腿型的行人保護工況，這些全新的工況勢必會對整車的安全設計帶來重大影響。對此，泛亞安全團隊從2021版C-NCAP研究啟動開始，就緊跟C-NCAP管理中心要求，積極開展了C-NCAP研究內容的各種影響評估，本文將對MPDB乘員保護工況和應用a-PTL腿型的行人保護工況兩部分內容的部分研究成果進行總結分享。

MPDB工況碰撞能量的變化對相容性評價的影響

為了應對MPDB工況碰撞形式、障礙壁剛度、以及評分規則等的變化，選取了我公司較為典型的分布于三個不同平臺的八款車型進行了相應的CAE分析，其碰撞能量與ODB工況的對比變化統計在下表1中。結果顯示質量較重的車輛障礙壁變形量更容易超標（EuroNCAP對應標準要求<630mm），并且MPDB障礙壁所吸收的能量幾乎是ODB障礙壁吸能的2倍。

為了便于理解表1中數據的影響，我們可以做個簡單的能量假設計算，比如有一輛試驗質量為1500kg的車輛，在ODB中總的碰撞能量約為：

根據表1中的障礙壁吸能占比數據，對于本試驗車輛可先假定障礙壁吸能約占總能量的23%，那么車輛本身所需吸收的最大能量約為剩余的77%，計算可得車輛吸能：

對應的，在MPDB中它的總碰撞能量為：

同理，根據表1也可假設MPDB障礙壁吸能約為總能量的43%，則車輛自身需要吸收的最大能量為：

比較上述計算結果，MPDB工況中車輛所需吸能反而比ODB要少很多，換句話說，MPDB工況下的車輛安全結構可以不需要像ODB工況那樣需設計去吸收較多的碰撞能量，也即，被撞車輛的結構設計應該可以做適當減弱。因此對MPDB工況來說，研究如何減小相容性評價的扣分反而成了未來車輛設計的重點。

MPDB工況對車輛自身的影響

根據上述CAE分析結果，我們選取相容性評分最惡劣車型H進行車輛自身影響的進一步研究，首先從圖1整車加速度波形對比上可明顯看出，MPDB工況波形回彈時刻大大提前，基本80ms即完成整個吸能過程，而ODB大約需要120ms;其次MPDB工況下整車加速度上升較快，前期（40ms之前）加速度明顯高于ODB，這也從另一方面反映了MPDB的障礙壁整體剛度要比ODB有所增大，未來需要針對MPDB工況研究約束系統提前介入的可能;另外，MPDB加速度峰值也比ODB工況小約9個G，總體上由MPDB有效加速度帶來的對乘員傷害的影響會比ODB更小。

對于車輛自身的侵入量，也是MPDB工況明顯好于ODB 工況，見圖2，不僅MPDB得侵入量最大值大大降低，而且前艙侵入對乘員的影響范圍也大大縮小，這將更有利于車內乘員的保護。

MPDB工況的試驗驗證

針對最惡劣車型H，我們又進一步進行了實車的驗證試驗，對相容性評價而言，試驗結果各評價指標都要好于CAE分析結果，CAE分析中障礙壁有擊穿現象，但試驗中并沒有出現，具體參見下表2。

將試驗得到的整車加速度和速度波形與CAE分析結果進行了對比分析，見下圖3。總體上試驗結果與CAE波形曲線比較吻合，對于試驗中期和后期的加速度波形偏差，或許可能與障壁CAE模型采用刪除單元的失效方法建模有一定關系，且CAE模型中三部分不同蜂窩鋁之間的膠水模擬也與實際有一定差別，但初步判斷這并不影響障礙壁CAE模型應用于后續的整車MPDB工況耐撞性設計中。