【转】谈汽车结构安全

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 00:41:56
"线人"解密 听研发人员谈汽车结构安全


    我的一个朋友在德国留学后留在当地工作,目前任职于某德国一线豪华品牌汽车公司研发部门,负责安全构造设计领域,具体是负责CAE碰撞安全模拟工作。这几天他休假回国,我和他聊天,自然问到了许多我关注的问题,他也乐于解答。


【关于汽车结构安全,我们的确有太多误区需要消除】

    为了保护这位“线人”(因为我还从他那里打探了一些该品牌的未来产品动向),我不会公布他具体任职于哪个品牌,但以下内容基本上是他以一线工作经验、从一个技术人员的角度、基本不带任何预设立场给出的个人观点,我觉得很值得跟大家分享(问题基本上是我提的,回答经过我整理)。

    Q:日系车普遍在E-NCAP等碰撞测试中成绩出色,是否存在“应试教育”?
    A:日系车在碰撞测试中得分不错,说明他们的结构确实优化得比较好,只有足够优化的结构才能实现较好的吸能效果。因为E-NCAP也好、IIHS也好,都是以车内乘员碰撞时受到的冲击力大小来衡量安全性的(当然基本的生存空间也会被考量),所以E-NCAP测试成绩好,起码说明这车的吸能(卸除撞击力)表现出色。汽车厂商做的安全结构研发,说白了也就是不断地优化构造。

    Q:是否存在一种可能性:同样两款车,在64km/h撞击下A比B成绩好,但提升到80km/h或更高速度的撞击时,B反而比A好?
    A:可能性较低。因为64km/h撞击表现好,说明这车的主体结构比较出色,好的结构在各种条件下应该都能起到作用。但也有一种情况:有的车可能会有针对抵御高速碰撞的结构设计(极端的例子就是赛车的防滚架),专门用来保护很高速度下的碰撞安全性,某些高端车型或高端品牌的车确实有这样的设计。说到“应试”,也不是所有的安全研发都是围绕“考试”项目展开的,大的厂商也会做一些法规没有规定、但对实际环境有价值的测试研发,例如两车64km/h对撞试验(这样相对速度就是128km/h)。这种对撞试验是目前全球法规都没有强制测试的,但奔驰、宝马(包括日系的丰田、本田)都有在内部进行这样的试验,从中优化某些结构(例如防撞梁的高度,这在标准NCAP测试中是体验不出差别的,但在实车对撞中就很有讲究),使产品在真实环境下有更好的安全性。这类开发可以被说成“不为应试,只为实际环境而做”。

    Q:那么,这种应对高速碰撞而做的测试研发,会不会有可能降低了它在标准碰撞测试中的成绩?
    A:理论上存在这种可能性,因为某个位置的结构强化,可能会导致其它位置变弱,影响全盘的构造安全性。安全结构的设计是要从整车整体去考虑的,有时真是牵一发会动全身,这需要设计人员作一个平衡。但从厂商角度说,如果有能力在E-NCAP这样的测试中拿高分,他们一定不会故意放弃高分,因为厂商、研发人员基本都认同E-NCAP这样的测试标准是有真实价值的,不仅仅是一个考试。

    Q:关于高强度钢——高强度钢是时下汽车安全领域的一个热门词,很多厂商都拿高强度钢的标号作为标榜安全性的宣传亮点。那么消费者应该怎样看待高强度钢?是否只比较钢材的强度、看用材的标号,就能评判一部车的结构强度高下?
    A:不是的。举个简单例子,以A柱所用的钢板为例,同为600MPa高强度钢,但钢板的厚度分别做成2mm和3mm,实际刚性就完全不同。有些车型虽然没有用高强度钢板,但用3片普通钢板组成一个结构件;另一个车用上高强度钢板,但简化为一片的结构,可能前者的实际强度还高于后者。所以,结构强度永远是材料、尺寸、构造这三者整合的结果,只看其中任何一个都说明不了实际性能。

    Q:用高强度钢的最大好处是什么?
    A:所谓高强度钢,就是通过热处理等方式改变钢材的内部分子结构,使之强度增加。这种钢板生产成本是高的,但好处是在钢板强度增加的同时,密度并不会成正比地增加,通常标号强度翻倍,重量最多也只增加1~2%。举个例:本来用两片普通钢板叠加的架构,改用强度高一倍的高强度钢板,就可以仅用一片同等厚度钢板达到和原来两片相同的强度,同时重量减轻了一半。所以某程度上,汽车界使用高强度钢的最大驱动力并不是增加结构刚性,而是在保持一定结构刚性的前提下,实现轻量化。因为结构刚性只要增加钢材的用料、厚度并不难实现,而且成本也没有用高强度钢来得高,但那样会大大增加重量,影响整车的许多性能。有了高强度钢,就解决了强度与重量的矛盾,唯一要面对的就是成本问题,这一点倒过来又要求优化结构,结构优化得好,钢材也可以少用一点。这个例子可以直接高声驳斥“车越重越安全”的谬论。

    Q:最后我想到一个网友问过的问题:三厢车和两厢车,被追尾时安全性有差别吗?
    A:三厢车和两厢车的车身后部吸能结构并没有什么不同,都是靠下方的纵梁去吸收和传递碰撞能量。三厢车的纵梁的确比两厢车伸出更长,理论上确实有更多的吸能空间(以后排乘客的位置来说)。但两厢车有一个优势:它的C柱或D柱造型可以延伸到下轮拱,使得车身侧围(车身侧面的主要受力框架)的后端可以和后轮拱相连,而三厢车该部件是向后延伸的,刚性可能会低于两厢车的构造。两者此消彼长,结果是两厢车的抗追尾安全性并不见得逊色于三厢车,在各种试验中也没有得出过这样的结论。

    这回我想到的问题就是这么多。由于这位朋友相当专业和资深,我已经决定“聘用”他为专业顾问,如果大家有关于汽车安全构造方面的问题,也欢迎在这里提出,有价值的我会转告顾问,让他说说专业角度的观点。抛砖引玉,欢迎讨论。"线人"解密 听研发人员谈汽车结构安全


    我的一个朋友在德国留学后留在当地工作,目前任职于某德国一线豪华品牌汽车公司研发部门,负责安全构造设计领域,具体是负责CAE碰撞安全模拟工作。这几天他休假回国,我和他聊天,自然问到了许多我关注的问题,他也乐于解答。


【关于汽车结构安全,我们的确有太多误区需要消除】

    为了保护这位“线人”(因为我还从他那里打探了一些该品牌的未来产品动向),我不会公布他具体任职于哪个品牌,但以下内容基本上是他以一线工作经验、从一个技术人员的角度、基本不带任何预设立场给出的个人观点,我觉得很值得跟大家分享(问题基本上是我提的,回答经过我整理)。

    Q:日系车普遍在E-NCAP等碰撞测试中成绩出色,是否存在“应试教育”?
    A:日系车在碰撞测试中得分不错,说明他们的结构确实优化得比较好,只有足够优化的结构才能实现较好的吸能效果。因为E-NCAP也好、IIHS也好,都是以车内乘员碰撞时受到的冲击力大小来衡量安全性的(当然基本的生存空间也会被考量),所以E-NCAP测试成绩好,起码说明这车的吸能(卸除撞击力)表现出色。汽车厂商做的安全结构研发,说白了也就是不断地优化构造。

    Q:是否存在一种可能性:同样两款车,在64km/h撞击下A比B成绩好,但提升到80km/h或更高速度的撞击时,B反而比A好?
    A:可能性较低。因为64km/h撞击表现好,说明这车的主体结构比较出色,好的结构在各种条件下应该都能起到作用。但也有一种情况:有的车可能会有针对抵御高速碰撞的结构设计(极端的例子就是赛车的防滚架),专门用来保护很高速度下的碰撞安全性,某些高端车型或高端品牌的车确实有这样的设计。说到“应试”,也不是所有的安全研发都是围绕“考试”项目展开的,大的厂商也会做一些法规没有规定、但对实际环境有价值的测试研发,例如两车64km/h对撞试验(这样相对速度就是128km/h)。这种对撞试验是目前全球法规都没有强制测试的,但奔驰、宝马(包括日系的丰田、本田)都有在内部进行这样的试验,从中优化某些结构(例如防撞梁的高度,这在标准NCAP测试中是体验不出差别的,但在实车对撞中就很有讲究),使产品在真实环境下有更好的安全性。这类开发可以被说成“不为应试,只为实际环境而做”。

    Q:那么,这种应对高速碰撞而做的测试研发,会不会有可能降低了它在标准碰撞测试中的成绩?
    A:理论上存在这种可能性,因为某个位置的结构强化,可能会导致其它位置变弱,影响全盘的构造安全性。安全结构的设计是要从整车整体去考虑的,有时真是牵一发会动全身,这需要设计人员作一个平衡。但从厂商角度说,如果有能力在E-NCAP这样的测试中拿高分,他们一定不会故意放弃高分,因为厂商、研发人员基本都认同E-NCAP这样的测试标准是有真实价值的,不仅仅是一个考试。

    Q:关于高强度钢——高强度钢是时下汽车安全领域的一个热门词,很多厂商都拿高强度钢的标号作为标榜安全性的宣传亮点。那么消费者应该怎样看待高强度钢?是否只比较钢材的强度、看用材的标号,就能评判一部车的结构强度高下?
    A:不是的。举个简单例子,以A柱所用的钢板为例,同为600MPa高强度钢,但钢板的厚度分别做成2mm和3mm,实际刚性就完全不同。有些车型虽然没有用高强度钢板,但用3片普通钢板组成一个结构件;另一个车用上高强度钢板,但简化为一片的结构,可能前者的实际强度还高于后者。所以,结构强度永远是材料、尺寸、构造这三者整合的结果,只看其中任何一个都说明不了实际性能。

    Q:用高强度钢的最大好处是什么?
    A:所谓高强度钢,就是通过热处理等方式改变钢材的内部分子结构,使之强度增加。这种钢板生产成本是高的,但好处是在钢板强度增加的同时,密度并不会成正比地增加,通常标号强度翻倍,重量最多也只增加1~2%。举个例:本来用两片普通钢板叠加的架构,改用强度高一倍的高强度钢板,就可以仅用一片同等厚度钢板达到和原来两片相同的强度,同时重量减轻了一半。所以某程度上,汽车界使用高强度钢的最大驱动力并不是增加结构刚性,而是在保持一定结构刚性的前提下,实现轻量化。因为结构刚性只要增加钢材的用料、厚度并不难实现,而且成本也没有用高强度钢来得高,但那样会大大增加重量,影响整车的许多性能。有了高强度钢,就解决了强度与重量的矛盾,唯一要面对的就是成本问题,这一点倒过来又要求优化结构,结构优化得好,钢材也可以少用一点。这个例子可以直接高声驳斥“车越重越安全”的谬论。

    Q:最后我想到一个网友问过的问题:三厢车和两厢车,被追尾时安全性有差别吗?
    A:三厢车和两厢车的车身后部吸能结构并没有什么不同,都是靠下方的纵梁去吸收和传递碰撞能量。三厢车的纵梁的确比两厢车伸出更长,理论上确实有更多的吸能空间(以后排乘客的位置来说)。但两厢车有一个优势:它的C柱或D柱造型可以延伸到下轮拱,使得车身侧围(车身侧面的主要受力框架)的后端可以和后轮拱相连,而三厢车该部件是向后延伸的,刚性可能会低于两厢车的构造。两者此消彼长,结果是两厢车的抗追尾安全性并不见得逊色于三厢车,在各种试验中也没有得出过这样的结论。

    这回我想到的问题就是这么多。由于这位朋友相当专业和资深,我已经决定“聘用”他为专业顾问,如果大家有关于汽车安全构造方面的问题,也欢迎在这里提出,有价值的我会转告顾问,让他说说专业角度的观点。抛砖引玉,欢迎讨论。
链接在此:

http://newcar.xcar.com.cn/201206/news_536593_1.html
这个是新车评主编yyp的博文
以上理论看似有道理,但并不适用于国产某些品牌的车
虽然对新车评网印象不错。但还是同意楼上的,看似有理,不适合中国车市。



本文所介绍的内容是正确的。

HB的问题不是不安全,而是其后悬挂容易在同样碰撞下变形,而难以修复如新,会影响行驶品质。
两车64KM速度对撞,如果质量相差不大,应该和单车64KM时速撞墙差不多。如果质量有差异,质量大的占优。
两车相对撞击的相对速度还没有一个定论咩~?
这些论点,跟大学时老师讲的基本一致
panzer1cn 发表于 2012-6-24 17:29
两车相对撞击的相对速度还没有一个定论咩~?
不过可以肯定不是两车速度直接相加,因为溃缩是两车同时发生的。吸能不是由某车单独完成的。所以重量大,车架硬的车肯定有优势。
造汽 发表于 2012-6-24 10:41
本文所介绍的内容是正确的。

HB的问题不是不安全,而是其后悬挂容易在同样碰撞下变形,而难以修复如新, ...
有老大的肯定,我就更需要学习这样一个技术帖了
在结构和用料相差不是很大的情况下,对撞当然是车大的占优势,不过车祸中多半是追尾,翻滚,撞墙,对撞占的比例不大吧??
关于车重量和安全这个问题,假设A车重1吨,B车重1.5吨(坐了一车大胖子),两车使用材料和结构完全相同,以60公里每小时的速度对撞,A车受损比B车严重,A车吸收的能量比B车吸收的能量要大,因为B的动能比A大…………现在换一个环境,还是A车和B车,分别以60公里的速度撞墙,假设墙不吸收能量,则B车受损程度比A车大,因为B的动能比A大…………大概就是这样…………不同品牌,重量,结构的两辆车相撞,涉及到的东西要多很多,所以不能一概而论…………
关于车重量和安全这个问题,假设A车重1吨,B车重1.5吨(坐了一车大胖子),两车使用材料和结构完全相同,以 ...
假设AB两车同为五星,那么两车撞墙的受损情况就相同,碰撞试验本来就是撞墙,B车需要吸收化解的动能更大,所以重的车拿到五星更难。不过实际车祸中,往往是两车对撞,如果同为五星,肯定是车更重的B车占便宜。所以说过分减重是碰撞试验中一种取巧的应试伎俩。
在结构和用料相差不是很大的情况下,对撞当然是车大的占优势,不过车祸中多半是追尾,翻滚,撞墙,对撞占的 ...
实际车祸中大部分是对撞和追尾,从这点来说,正好是应试车可以回避的范围。比如车祸中追尾最常见,但是现在国内没有后防撞梁的车型比比皆是,日系徳系美系自主的都有
英国病人 发表于 2012-6-25 11:03
实际车祸中大部分是对撞和追尾,从这点来说,正好是应试车可以回避的范围。比如车祸中追尾最常见,但是现 ...
很少开二级路的话,对撞的机会真的不大,侧撞倒挺多
windrarara 发表于 2012-6-25 11:23
很少开二级路的话,对撞的机会真的不大,侧撞倒挺多
高速公路绝大部分的车祸都是追尾。虽然和对撞情况不同,但是还是可以参考的。
很少开二级路的话,对撞的机会真的不大,侧撞倒挺多
机会不大,但是比正面垂直撞墙大多了。那种一头冲着墙去的真的很少见
tuzhua 发表于 2012-6-24 19:33
不过可以肯定不是两车速度直接相加,因为溃缩是两车同时发生的。吸能不是由某车单独完成的。所以重量大,车 ...
这个这个,不同的车,恐怕不能直接拿“重”来指代“硬”吧,同一品牌的车都有安全的和坑爹的,不同品牌的车就更不能这样一概而论了。
英国病人 发表于 2012-6-25 10:58
假设AB两车同为五星,那么两车撞墙的受损情况就相同,碰撞试验本来就是撞墙,B车需要吸收化解的动能更大, ...
你这个对撞重车占便宜,恐怕要有个“框架刚度相同”的前提条件吧?
英国病人 发表于 2012-6-24 22:58
假设AB两车同为五星,那么两车撞墙的受损情况就相同,碰撞试验本来就是撞墙,B车需要吸收化解的动能更大, ...
的确是这样的,个人觉得碰撞测试里面的偏置碰撞不是太科学,因为溃缩材料基本上一下就被压扁了,之后车辆还是撞墙而已,而且溃缩材料的强度是车前部各种材料强度的平均值,不算太科学…………
英国病人 发表于 2012-6-24 23:03
实际车祸中大部分是对撞和追尾,从这点来说,正好是应试车可以回避的范围。比如车祸中追尾最常见,但是现 ...
追尾的时候大部分都是前车刹车,后车也在刹车,于是前车的后部抬高,后车的前部降低,导致前车没有完全利用尾部吸能区域,后车则没有完全利用前部吸能区域,好多都是撞到发动机盖上,一般来说车体覆盖件在碰撞中吸能的比例在20%到25%之间

panzer1cn 发表于 2012-6-24 17:29
两车相对撞击的相对速度还没有一个定论咩~?


有定论。discovery的流言终结者节目里用了4个同型号的车做了碰撞试验。
先用一个车以80公里撞墙。然后用两个车各用80公里对撞(相对速度160),然后用一个车以160公里撞墙。结果80公里撞墙和两车都用80公里向相对撞是一样的。160公里撞墙的结果惨的多。整个车只剩了个尾巴。
panzer1cn 发表于 2012-6-24 17:29
两车相对撞击的相对速度还没有一个定论咩~?


有定论。discovery的流言终结者节目里用了4个同型号的车做了碰撞试验。
先用一个车以80公里撞墙。然后用两个车各用80公里对撞(相对速度160),然后用一个车以160公里撞墙。结果80公里撞墙和两车都用80公里向相对撞是一样的。160公里撞墙的结果惨的多。整个车只剩了个尾巴。
潜水猫 发表于 2012-6-25 15:05
这个这个,不同的车,恐怕不能直接拿“重”来指代“硬”吧,同一品牌的车都有安全的和坑爹的,不同品牌的 ...
这个这个.... 一般来说同档次下价钱贵,重量大的车都要硬一些。当然如果不是同一个档次,比如SUV和轿车撞就坑爹了。SUV一个是重,另外一个是底盘高。
你这个对撞重车占便宜,恐怕要有个“框架刚度相同”的前提条件吧?
同为五星车,刚度重车会不如轻车吗?重车撞墙试验需要吸收的动能更多,实际上同样得分重车需要的刚度也更大
英国病人 发表于 2012-6-25 20:44
同为五星车,刚度重车会不如轻车吗?重车撞墙试验需要吸收的动能更多,实际上同样得分重车需要的刚度也更 ...
五星又不是分数都一样。当然,这不是抬杠。讨论这个问题,还是严谨些好。
超级霉菌 发表于 2012-6-25 15:39
有定论。discovery的流言终结者节目里用了4个同型号的车做了碰撞试验。
先用一个车以80公里撞墙。然后 ...
哦~~对对~~~好像有印象~~~
英国病人 发表于 2012-6-25 13:50
机会不大,但是比正面垂直撞墙大多了。那种一头冲着墙去的真的很少见
以身作则的好榜样~~
tuzhua 发表于 2012-6-24 10:59
两车64KM速度对撞,如果质量相差不大,应该和单车64KM时速撞墙差不多。如果质量有差异,质量大的占优。
所以说日本人会搞那种所谓叫“驯鹿”的实验,就是有稍大点的车(如皇冠)和普及型车(如花冠)相撞进行试验,当然除了验证大车的安全性能外,还考察了小车在这种极端情况下的安全性能,是么?
英国病人 发表于 2012-6-25 11:03
实际车祸中大部分是对撞和追尾,从这点来说,正好是应试车可以回避的范围。比如车祸中追尾最常见,但是现 ...
再就是追尾大货车并钻到大货车底下的那种实际情况,现在出台相应的防护规则了么?
如果没有的话,前辈认为应该如何制定呢?
我个人认为,不能一味的期望大货车的后部防撞杆能起到作用,小车提高防护是不是也得势在必行呢?
职院学生0803 发表于 2012-6-27 19:23
再就是追尾大货车并钻到大货车底下的那种实际情况,现在出台相应的防护规则了么?
如果没有的话,前辈认 ...
不指望大车后面的防撞杆还能指望什么。小车钻卡车底就是靠A柱顶,120KM速度下大奔的A柱照样顶不住,再怎么加强也没法防。而且没有足够的溃缩和缓冲的距离,从驾驶员头部到撞击点只有1米的距离,即使是60KM的撞击时速如果要在1米内停下,会产生近15个G的加速度,如果是100KM,会有近40G的加速度。在如此高的G力下,因为追尾时颈椎没有良好的保护,所以根本无法承受,会瞬间折断的。

现在有要求大车必须装防撞杆,但是关键在于执行不严格,有的车尾防撞杆细的和麻秆一样,居然也在路上跑...

tuzhua 发表于 2012-6-27 22:26
不指望大车后面的防撞杆还能指望什么。小车钻卡车底就是靠A柱顶,120KM速度下大奔的A柱照样顶不住,再怎么 ...


实在不行的话提高下成本把车B柱之前的部分改成类似装甲车的结构行么?
要不降到80~90公里防钻底的防护可行么?
tuzhua 发表于 2012-6-27 22:26
不指望大车后面的防撞杆还能指望什么。小车钻卡车底就是靠A柱顶,120KM速度下大奔的A柱照样顶不住,再怎么 ...


实在不行的话提高下成本把车B柱之前的部分改成类似装甲车的结构行么?
要不降到80~90公里防钻底的防护可行么?
职院学生0803 发表于 2012-6-27 22:36
实在不行的话提高下成本把车B柱之前的部分改成类似装甲车的结构行么?
要不降到80~90公里防钻底的防护 ...
成本,重量,设计都不可能,这样做要把整个B柱之前的结构加强到比卡车尾巴还要强很多的地步才行, 靠卡车的溃缩来吸能。想想能把卡车都撞烂了,啥车啊。
职院学生0803 发表于 2012-6-27 22:36
实在不行的话提高下成本把车B柱之前的部分改成类似装甲车的结构行么?
要不降到80~90公里防钻底的防护 ...
其实撞击安全设计的关键不在于有多硬,而在于能够提供多少的缓冲空间,当然前提是保持驾驶舱尽可能的完整。即使是坦克,如果60KM速度撞混凝土墩子的话,虽然坦克本身结构可能能扛下来,但是里面的人已经七荤八素叻。
tuzhua 发表于 2012-6-27 22:51
成本,重量,设计都不可能,这样做要把整个B柱之前的结构加强到比卡车尾巴还要强很多的地步才行, 靠卡车的 ...
干脆如此,座椅后背主动倒下,不过后座要是有人也悲剧。
只能对卡车后Bumper进行强制龟腚,而不是现在这样的意思意思。
造汽 发表于 2012-6-27 23:24
干脆如此,座椅后背主动倒下,不过后座要是有人也悲剧。
只能对卡车后Bumper进行强制龟腚,而不是现在这 ...
但要是遇到连环撞的话,排在离卡车最近的小家伙照样还是悲剧……
不过座椅后背后仰30度的话这个对后排的影响不会太大吧……(当然逃生困难了……)
职院学生0803 发表于 2012-6-28 11:52
但要是遇到连环撞的话,排在离卡车最近的小家伙照样还是悲剧……
不过座椅后背后仰30度的话这个对后排的 ...

靠背后仰也不解决问题阿, 必须要有个东西把人绑在靠背上和靠背一起后仰才有作用,否则靠背是后仰了,人还在原地呢。干脆驾驶舱下做手脚算了,如果判断是钻卡车屁股,座舱下沉。
职院学生0803 发表于 2012-6-28 11:52
但要是遇到连环撞的话,排在离卡车最近的小家伙照样还是悲剧……
不过座椅后背后仰30度的话这个对后排的 ...
如果是被卡车前后夹击,那就听天由命吧,啥都不好使,碰上100多吨的超载车,装甲车都不一定安全。