基于LS-DYNA的C-NCAP和C-IASI 側碰約束系統兼容性研究

周丹鳳

摘要：? 通過LS-DYNA仿真分析方法，對比《中國新車評價規程》（C-NCAP）側碰與《中國保險汽車安全指數規程》（C-IASI）側碰2種碰撞工況下車身結構及假人的仿真數據，發現將C-NCAP側碰滿分的側氣囊（side airbag， SAB）應用于C-IASI側碰時假人傷害表現效果不佳。針對側氣囊參數及氣袋結構進行優化，最終達到同時滿足C-NCAP側碰滿分和C-IASI側碰優秀結果的目的，為后續車型開發提供參考。

關鍵詞：? 側氣囊; 側碰; 兼容性

中圖分類號：? U467.14文獻標志碼：? B

Study of restrict system compatibility between C-NCAP

and C-IASI based on LS-DYNA

ZHOU Danfeng

（Automobile Engineering Technology Research Institute， Cowin Automobile Co.， Ltd.， Yibin 644000， Sichuan， China）

Abstract： The paper compared with the collision data of car body structure and dummy injury in C-NCAP side impact and C-IASI side impact tests， by LS-DYNA simulation analysis. The causes why the vehicle with same side airbag （SAB） which get full marks in C-NCAP has the poor performance in C-IASI， the impact test finally get the full marks in C-NCAP and meet the excellent results in C-IASI at the same time by optimizing the SAB parameters and structures of air pocket. It can supply reference for the other project development.

Key words： side airbag; side impact; compatibility

作者簡介： 周丹鳳（1984—），女，黑龍江齊齊哈爾人，高級工程師，碩士，研究方向為碰撞安全，（E-mail）287450428a@qq.com0引言

隨著交通路況的日益復雜，消費者對汽車碰撞安全問題更加關注[1]。近年來，國內除《中國新車評價規程》（C-NCAP）和國標對車輛安全性能進行考評外，《中國保險汽車安全指數規程》（C-IASI）也逐漸進入人們的視野，其主要分為乘員保護、行人保護、主動安全和可維修經濟性等4個模塊。其中，乘員保護部分雖然涵蓋前碰和側碰，但工況與C-NCAP和國標存在較大差異[2]。這就需要各乘用車主機廠的安全性能考察范圍更加全面，安全標準也逐年提升。

安全工況的增多、安全標準的提升，使車輛被動安全性能的開發范圍和難度增加。本文依據某款車型的實際開發經歷，對C-NCAP側碰和C-IASI側碰約束系統的兼顧性進行對比，為后續車型C-IASI側碰開發側氣囊（side airbag，SAB）設計提供新的設計思路和方法。

1C-NCAP與C-IASI側碰工況差異

國內現行的兩大碰撞安全評價體系都提及側碰工況的評分要求。雖然同為側碰工況，但二者又存在較大差異：C-NCAP側碰工況要求壁障質量1 400 kg，碰撞速度50 km/h;C-IASI側碰工況要求壁障質量1 500 kg，碰撞速度50 km/h;壁障撞擊高度及形狀也存在差異。因此，評價乘員傷害的假人類型也存在較大差異，C-NCAP與C-IASI側碰工況對照[3-4]見表1，碰撞工況示意見圖1。

2差異兼容性難點解析

車輛側面碰撞安全性能設計分為車身結構設計和約束系統匹配兩方面。車身結構設計的最終目的是降低碰撞側車身的侵入變形，給乘員留有足夠多的生存空間，降低車身結構侵入速度，減少對車內乘員的沖擊。E=MV2/2（1）式中：E為碰撞初始動能;M為壁障小車的總質量;V為壁障小車初始速度。

從側碰的壁障能量對比可知：當V=50 km/h一定，M越大，E就越大，C-IASI的側碰能量明顯大于C-NCAP;從側碰的傳力路徑判斷，C-IASI側碰工況對B柱的抗彎性能要求更高[5];從壁障碰撞高度亦可看出，C-IASI碰撞高度更靠上，更接近B柱中部（見圖2）。

由圖2可知，F_C-NCAPC-IASI

按照2種工況加載后提交計算，得到假人與展開后側面氣囊相對位置，見圖4。對于同一約束系統SAB的保護特性：WS假人體型較大，該SAB剛好可以覆蓋假人胸腹部;SID Ⅱs假人體型較小，與SAB接觸的相對位置靠下。

從個體差異分析，WS假人體型及質量均較大，需要氣囊剛度滿足一定要求，才能起到一定的支撐作用，確保車門扶手處氣囊不擊穿。SID Ⅱs假人體型較小，與SAB的作用位置靠下，胸腹部傳感器與該SAB剛度匹配不合理。由此導致該約束系統C-NCAP側碰仿真分析結果顯示WS保護效果較好，可達到滿分。而對SIDⅡs假人氣囊表現剛度偏大，SAB作用于SIDⅡs假人胸腹部剛度不合理，導致胸部變形量偏大，黏性指數較高[7]，未達到目標預期（C-IASI側碰總目標為優秀，乘員傷害總體評估目標為良好）。SIDⅡs假人傷害值見表3，導致側碰乘員保護結果較差。

3仿真優化

由C-IASI側碰基礎結果可知，胸部變形量和黏性指標結果偏大，等級評估為較差。結合假人傷害值與仿真動畫進行同步對比分析，圖5中胸部變形最大區域處于第三根肋骨等高區域，圖6中3條胸壓曲線整體偏大，下肋骨變形量表現更差。由此可以判斷，SIDⅡs假人時SAB整體剛度較大，導致胸部變形整體偏大，SAB局部剛度匹配不合理，導致下肋骨變形量峰值較大[8]，致使評級較差。

對基礎結果進行優化：首先，通過調整囊袋泄氣面積降低氣囊剛度，降低SAB整體對假人胸部的沖擊;其次，減小胸部區域氣囊展開厚度對假人中、下肋骨的影響[9]。

具體如下：方案C1是將泄氣面積增大到原面積的175%;方案C2是在C1基礎上在假人第三、四根肋骨中間增加氣袋限位拉帶35 mm;方案C3是在C2基礎上縮短拉帶25 mm;方案C4是在C2基礎上增加第二排拉帶，位置覆蓋假人第三根肋骨區域35 mm;方案C5是在C1基礎上以死區方式替代C4拉帶方案，降低成本[10]。各方案優化結果對比見表4。

方案C2～C5通過肩部和骨盆與氣囊接觸，推動假人側向移動，避讓氣囊對胸部的擠壓，均可滿足目標要求。綜合考慮目標達成余量及成本，優選C5為最終優化方案。假人胸部肋骨變形對比見圖7，經C-NCAP驗算，也可達到側碰乘員保護滿分的結果。

4結束語

使用LS-DYNA仿真分析方法，對某款車型C-IASI側碰乘員傷害指標進行優化。通過調整和匹配SAB整體及局部剛度，緩沖承托假人肩部及骨盆，減小假人胸部變形量，確保乘員傷害值達標。仿真結果顯示，目標余量較為充足，可為后續此類適應性開發工作提供參考。

該方案目前未進入實車測試階段，后續隨著項目的進度，會通過實車測試表現，進一步驗證該約束系統優化方案的有效性，并對仿真模型進行對標，以提升仿真精準度。參考文獻：

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