顧鐳博士徐有忠博士奇瑞汽車公司奇瑞乘用車工程研究院汽車碰撞安全進(jìn)展內(nèi)容提要世界汽車碰撞安全概況世界汽車碰撞事故統(tǒng)計和趨勢各國汽車安全法規(guī)和要求世界交通安全展望汽車安全測試方法簡介各類強制性結(jié)構(gòu)安全試驗汽車結(jié)構(gòu)在碰撞事故中的作用碰撞傳感器和乘客保護(hù)系統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)安全設(shè)計和計算機仿真汽車結(jié)構(gòu)安全設(shè)計及優(yōu)化結(jié)構(gòu)安全計算機仿真設(shè)計中國汽車碰撞安全前景教育和人才培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)/商業(yè)機會5年展望世界交通事故統(tǒng)計(2000年)

死亡人數(shù):130萬受傷人數(shù):3000萬每25秒有1人因交通事故死亡每1秒有1人因交通事故受傷對年齡低于34歲的群體,交通事故死亡占第一位財產(chǎn)損失:五千億美元(中國2000年總產(chǎn)值:一萬億美元)美國交通事故統(tǒng)計(2000年)死亡人數(shù):41821受傷人數(shù):530萬車輛損壞:2760萬美國交通事故統(tǒng)計(2000年)財產(chǎn)損失(2000年):

2306億美元98萬美元/死亡110萬美元/嚴(yán)重受傷中國交通安全統(tǒng)計(2002年)交通事故:77萬死亡人數(shù):109400(美國:41000)占世界汽車總量的1.9%因交通事故死亡人數(shù)占15%交通事故死亡已取代自殺成為因傷害死亡的第一原因中國交通安全數(shù)據(jù)

(世界衛(wèi)生組織2004年10月估計)交通事故死亡人數(shù):600/天受傷人數(shù):45000/天財產(chǎn)損失:120--210億美元/年(1.5%中國年總產(chǎn)值)交通事故死亡率:世界第一位交通事故死亡人數(shù):世界第一位對年齡15--45歲的群體,交通事故是第一死亡原因Top10CausesofDeath&Disability

intheWorld2020HeartDiseaseUnipolarDepressionTrafficAccidentsCerebrovascularPulmonaryDiseaseLowerRespiratoryTuberculosisWarDiarrhoealDiseasesHIVSource:WorldHealthOrganizationRank19901LowerRespiratory2DiarrhoealDiseases3Perinatal-related4UnipolarDepression5HeartDisease6Cerebrovascular7Tuberculosis8Measles9TrafficAccidents10Congenitalanomolies各國交通安全展望美國政府:到2008年,交通事故死亡率降低33%加拿大政府:到2010年,交通事故死亡率降低33%澳大利亞:到2010年,交通事故死亡率降低40%英國政府:到2010年,交通事故死亡率降低40%歐共體:到2010年,交通事故死亡率降低50%日本政府:到2012年,交通事故死亡率降低50%中國:汽車安全法規(guī)中國2004年5月1日公布了第一部交通安全法交通安安全的的緊迫迫性/重要要性中國是是世界界交通通事故故死亡亡率最最高國國家之之一顧客要要求公共要要求政府法法規(guī)汽車廠廠商競競爭信息(汽車車安全全排名名,汽汽車安安全評評估等等)汽車安安全設(shè)設(shè)計車頂翻滾車頂強強度前撞FMVSS208新車評評估保險公公司車與車車協(xié)調(diào)調(diào)傳感器器行人安安全側(cè)撞美國側(cè)側(cè)撞試試驗歐洲新新車側(cè)側(cè)撞試試驗側(cè)撞柱柱試驗驗車車協(xié)協(xié)調(diào)側(cè)側(cè)撞試試驗后撞乘客安安全汽車安安全設(shè)設(shè)計要要求:政府法法規(guī)公共試試驗廠家規(guī)規(guī)范主要安安全法法規(guī)及及要求求美國汽汽車安安全法法規(guī)歐洲汽汽車安安全法法規(guī)加拿大大汽車車安全全法規(guī)規(guī)日本汽汽車安安全法法規(guī)主要汽汽車碰碰撞試試驗美國新新車碰碰撞評評估試試驗前部碰碰撞評估試驗側(cè)面碰碰撞評估試驗美國IIHS汽車碰碰撞試試驗IIHS部分重疊前前部碰碰撞試試驗IIHS側(cè)面碰碰撞試試驗歐洲新新車碰碰撞評評估試試驗日本新新車碰碰撞評評估試試驗轎車事事故死死亡分分布(美國國1991-1997)日本交交通傷傷亡機動車車輛42%摩托車車20%自行車車10%行人27%其他1%印度交交通傷傷亡機動車車輛12%摩托車車27%自行車車14%行人42%其他5%交通事事故類類型(美美國)翻滾25%側(cè)撞32%前撞40%尾撞3%前撞測測試簡簡介澳大利利亞,歐歐洲,日日本美國新新車前前撞評評估試試驗56公公里/小時時實墻碰碰撞澳大利利亞,歐歐洲,日日本新新車前前撞評評估試試驗美國IIHS美國新新車前前撞評評估試試驗簡簡介翻滾25%56公公里/小時時實墻碰碰撞頭/頸頸胸力力/變變形臀/腿腿歐洲新新車前前撞評評估試試驗IIHS前撞試試驗(美國國)64公公里/小時時可變形形障礙礙碰撞撞頭/頸頸胸力力/變變形臀/腿腿側(cè)面碰碰撞評評估試試驗簡簡介美國新新車側(cè)側(cè)撞評評估試試驗澳大利利亞,歐歐洲,日日本新新車側(cè)側(cè)撞評評估試試驗美國IIHS側(cè)撞試試驗側(cè)撞評評估試試驗(歐洲,澳澳大利利亞,日日本本)頭/頸頸胸臀/腿腿50公公里/小時時側(cè)撞評評估試試驗(IIHS,56公里/小時)側(cè)撞柱柱試驗驗(29公里/小時)撞行人人試驗驗簡介介頭:頭部受受傷判判據(jù)大腿:受力/彎曲曲小腿:受力/彎曲曲/剪剪力車頂強強度試試驗簡簡介美國政政府法法規(guī):靜力下下壓12.5CM,最大抗抗壓力力必須須達(dá)到到車重重的1.5倍.最新美美國法法規(guī)(2008年生效效),最大抗抗壓力力必須須達(dá)到到車重重的2.5倍.汽車安安全設(shè)設(shè)計目目標(biāo)Identifyframearchitecture&crushdistancerequiredEstablishcompatiblepackagingspaceEstablishvehicleleveltargetsandcascadetosystem,subsystem,andcomponentsImproveoccupantprotectionEarlyevaluationofvehiclecrashbehaviorinthedevelopmentprocessHelpestablishoptimalcrashpulseandoverallsafetystrategy汽車安安全設(shè)設(shè)計目目標(biāo)(續(xù))Developeconomicsolutions(Weight&Cost)ReducenumberofprototypesEnsurethevehiclesatisfiesthecrashrelatedrequirementsfortheintendedsalesmarkets.Additionally,ensurethevehiclesatisfiessafetyrelatedCherySafetyDesignGuidelines(CSDG)andprogramspecificsafetyrelatedtargets(e.g.5starNCAP).LegalandCorporateRequirementsRegulatoryandGuidelinesFMVSS––FederalMotorVehicleSafetyStandardsEC––EuropeanCommunityECE––EconomicCommissionforEuropeCMVSS––CanadianMotorVehicleSafetyStandardsCMVDR––ChinaLegalandCorporateRequirementsPublicMedia&ConsumerOrganizationsNorthAmericaNCAP,LINCAP,IIHSEuropeEuro-NCAP,ADAC,AMS,WHICH,VDS/AZT,THATCHAMJapanJNCAPCheryRequirementsSafetyDesignGuidelines(CheryAcceptanceCriteria)SpecificationofCrashTestsVariousOrientations(Frontal,Angled,Offset,Side,Rear,VehicletoVehicle)VariousBarriers(Rigid,Deformable)VariousSpeeds(0-80kph)VariousWeights(CurbWeight,+Dummies,+Luggage)VariousDummiesanddifferentOccupantConfigurationsFrontImpactModesStraightFrontAngularOffsetLowSpeedAssessmentAssessmentAssessmentAssessmentOccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityOccupantevacuationOccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityOccupantevacuationOccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityOccupantevacuationOccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityComparisonofRegulatoryFrontalImpactModesEuropeUSATestSpecificationAssessmentTestSpecificationAssessment50kphcurbweightVehiclestructureInteriorcompartmentSteeringcolumndisp.Fuelsystemintegrity56kphDeformableBarrier,40%overhang2dummies+luggageOccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityOccupantevacuation0-50kph2dummies+luggage0–44kphDeformableBarrier,40%overhang2dummies+luggageOccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityOccupantevacuationNewRequirement(2003)OccupantcriteriaVehiclestructureInteriorcompartmentFuelsystemintegrityOccupantevacuationSideImpactModesNHTSAEEVCFuelSystemFuelFillerTestSpecificationAssessmentOccupantcriteriaVehiclestructureFuelsystemintegrityOccupantevacuationOccupantcriteriaVehiclestructureFuelsystemintegrityOccupantevacuationVehiclestructureFuelsystemintegrityVehiclestructureFuelsystemintegrityOccupantevacuationRearImpactModes50%OffsetTestSpecificationVehiclestructureFuelsystemintegrityOccupantevacuationInlineAssessmentFMVSS/ECEVehiclestructureFuelsystemintegrityOccupantevacuationVehiclestructureFuelsystemintegrityOccupantevacuationSafetyDesignProcessVehicleSystemTestsSub-SystemTestsFrameDesignCAEStudyOOP/HygeSled(Sub-systemTargetVerification)Frame/IIHSSideViaSled(Sub-systemDesignVerification)SupplierDVTestBarrierTest(SystemTargetVerification)ENGRSign-OffComponentTargetCascadeRestraintDesignMadymoAnalysisComponentTesting(Column,Airbag,Seatbelt,etc…)VerificationSensorTestDVSledTestLiveCertComponent/Sub-systemTestOOP/HygetestSensorAlgorithmDevelopmentSafetyProcess&TimingU251_Safety_AP_Rational_03_18_03.pptOtherTestModesSensorTest(Fire/NoFire,Barrier,Poleetc.)RoofCrushHeadImpactPedestrianImpactStaticSideDoorIntrusionSledTestsForDifferentOccupantSizesOut-Of-PositionTestingComponentTestsAssessmentCriteriaVehiclestructureSteeringcolumndisplacementSurvivalspaceDooropenabilityWindshieldretentionandintrusionOccupantCriteriaInjurycriteriaInteriorcompartmentOccupantevacuationFuelsystemintegrityFuelLeakageFireriskPublicDomainTestsU.S.NCAP56kphIntrusionMeasurementsPOORMARGINALACCEPTABLEGOODU.S.LINCAPTestconductedbyNHTSASametestprocedureasFMVSS214exceptathigherspeedStarratingsystembasedonOccupantInjuryCriteria(1-5stars)27o38.5mph17.534.3IIHS-OffsetFrontalImpactOffsetFrontalImpact64kph(40mph)40%offsetDeformablebarrierCAEProcessOccupantModelOptimizecrashpulse(min.crush,meetcriteria)OptimizerestraintsystemFEA(FiniteElementAnalysis)Developstructure(min.crushandintrusion)Proposedpulse結(jié)構(gòu)安全試驗驗研發(fā)費用估估算試驗類型:多多達(dá)20種(前撞,側(cè)撞撞,后撞等等)樣品車(PROTOTYPE)需求量:平平均150輛(美國和歐洲)樣品車費用:平平均$25萬美元/輛費用估算:$25萬*150+$2.5萬*150=$4125萬法規(guī)要求試驗驗:至少5種費用估算:$2.5萬*10+$2.5萬*10=$50萬結(jié)構(gòu)安全計算算機仿真及其其優(yōu)越性大大降低研發(fā)發(fā)成本(一般估計可節(jié)節(jié)省30%樣品車:約約$1250萬)大大縮短研發(fā)發(fā)周期(研發(fā)周期一般般為5年)提供優(yōu)化和可可靠性設(shè)計計算機仿真可可以模擬任何何試驗條件由于大量法規(guī)規(guī)要求試驗,計算機仿真真是設(shè)計過程程中唯一選擇擇汽車結(jié)構(gòu)安安全計算機機仿真的難難度結(jié)構(gòu)非線性性及材料非非線性,瞬瞬態(tài)響應(yīng)應(yīng)材料破壞,屈曲,斷斷裂接觸和碰撞撞軟件穩(wěn)定性性,軟件件適用范圍圍對分析工程程師要求較較高對計算機容容量要求較較高計算機費用用:僅是1997年的1%計算機費用0.000000.005000.010000.015000.020000.025000.030000.035000.040000.045000.05000Pre-98Jan-98May-98Oct-98Jan-99Jul-99Jan-00Jan-01Aug-01Jan-02Jan-03Jan-04每秒費用水冷氣冷Linux車與車前撞撞計算機仿仿真汽車結(jié)構(gòu)安安全設(shè)計基基本概念吸收/分配配,汽車車碰撞能量量(結(jié)構(gòu)構(gòu)塑性變形形)降低對乘客客的沖擊力力至可容度度以內(nèi)保持乘客一一定的生存存空間汽車結(jié)構(gòu)安安全分析汽車安全性性能評估提供提高安安全性能的的修改方案案及費用估估算給出最佳兼兼顧方案提供優(yōu)化組組合及可靠靠性設(shè)計汽車結(jié)構(gòu)安安全分析流流程給出最佳兼兼顧方案結(jié)構(gòu)安全設(shè)設(shè)計(不能僅僅是是依樣畫葫葫蘆)與當(dāng)?shù)卣ㄒ?guī)有關(guān)關(guān)與車重有關(guān)關(guān)與乘客安全全保護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)有關(guān)與結(jié)構(gòu)材料料有關(guān)與交通條件件有關(guān)ESCAPE側(cè)撞試驗結(jié)結(jié)果(有空氣袋)G=好A=可接受M=勉強P=不合格ESCAPE側(cè)撞試驗錄錄像(有空氣袋)ESCAPE側(cè)撞試驗結(jié)結(jié)果(無空氣袋)G=好A=可接受M=勉強P=不合格ESCAPE側(cè)撞試驗錄錄像(無空氣袋)振動與噪音控制前撞部分重疊前撞車頂強度安全側(cè)撞相互影響最低:車重約束條件:振動與噪音音控制頻率彎曲模態(tài)扭轉(zhuǎn)模態(tài)前撞假人頭部受受傷判定假人胸部受受傷判定假人嚴(yán)重受受傷概率車頂強度最大抵抗力力部分重疊前前撞乘員空間縮縮小距離側(cè)撞位移假人胸部粘粘性受傷判判定多目標(biāo)優(yōu)化化設(shè)計(MDO)多目標(biāo)可靠靠性設(shè)計最低:車重約束條件:前撞設(shè)計目目標(biāo)P{假人頭部受受傷判據(jù)700}90%P{假人胸部受受傷判據(jù)50g}90%P{假人嚴(yán)重受受傷概率10%}90%部分重疊前前撞設(shè)計目標(biāo)P{乘員空間縮縮小距離11in.}90%側(cè)撞設(shè)計目目標(biāo):P{假人胸部粘粘性受傷判判據(jù)0.58}90%P{假人胸部變變型27.2MM}90%車頂強度設(shè)設(shè)計目標(biāo)P{最大抵抗力力27KN}90%多目標(biāo)優(yōu)化化設(shè)計結(jié)果果車重降低10磅滿足所有設(shè)設(shè)計目標(biāo)并并有90%置信信度中國汽車碰碰撞安全——前景目標(biāo):降低交通事事故死亡率率減少財產(chǎn)損損失(120--210億美美元/年,1.5%中國年總總產(chǎn)值)前景:汽車安全法法規(guī)政府保險業(yè)教育(人才才培養(yǎng),培培訓(xùn),安安全知識識普及)工程設(shè)計人人才法律事務(wù)人人才商業(yè)/產(chǎn)業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測試試驗與分析析結(jié)構(gòu)安全設(shè)設(shè)計,評估估計算機仿真真分析/設(shè)設(shè)計法律事務(wù)(律師所,保險業(yè),事故分分析)交通事故死死亡率(/萬輛輛)各國交通死死亡率歷史史下降圖死亡人數(shù)/10億公公里行駛平均降低4.2倍交通死亡率率的歷史趨趨勢2020死亡率(每1億公里駕駛)02468101219651975198519952001日本美國英國德國法國中國汽車碰碰撞安全——人才培養(yǎng)養(yǎng)目標(biāo):降降低死亡率率,減少財財產(chǎn)損失30%美國現(xiàn)有專專業(yè)人才:3000主要專業(yè)課課程:車輛結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計力學(xué)(結(jié)構(gòu)力學(xué),計算力學(xué)學(xué))生物力學(xué)(乘客受傷機機理)金屬材料學(xué)學(xué)計算機軟件件原理及應(yīng)應(yīng)用相關(guān)律法商業(yè)/產(chǎn)業(yè):汽車零部件件試驗檢測測提供如下服服務(wù):安全帶假人頭部撞撞擊車頂試試驗假人膝蓋撞撞擊車體試試驗元部件能量量吸收試驗驗結(jié)構(gòu)強度空氣袋試驗驗車頂,材材料強度商業(yè)/產(chǎn)業(yè):子系統(tǒng)統(tǒng)滑軌碰撞撞試驗提供如下服服務(wù):乘客保護(hù)系系統(tǒng)座