新型汽车碰撞吸能方法及其应用第1页，共22页，星期日，2025年，2月5日主要内容主被动结合汽车碰撞吸能方法逐级汽车碰撞吸能方法第2页，共22页，星期日，2025年，2月5日研究意义国内外正在研究的主动安全技术主要是采取一些电子监测系统，判断事故发生的可能性。当事故可能发生时，采取相应的避让措施来避免事故的发生。虽然相关研究已取得较大的进步，但由于交通事故的突发特性，使得以预防事故发生为目的的主动安全技术只能避免5％～15％的事故。因此，提高汽车被动安全性或综合利用汽车主动安全技术与被动安全技术来提高汽车的防撞性仍然是非常重要的。第3页，共22页，星期日，2025年，2月5日工作原理:采用与保险杆连接在一起的金属薄壁吸能梁作为主要吸能部件，当由驾驶员控制或系统自动判断到碰撞事故不可避免时,推动装置将吸能部件推出车前并将其限位,通过吸能梁的压溃变形吸收碰撞能量。该吸能装置解决了“为提高车辆碰撞吸能特性必须尽量增加变形吸能空间与车内吸能空间受到限制”的矛盾，通过主动向外增加变形吸能空间，达到提高车辆的碰撞安全性的目的。该装置已经获得了国家发明专利Z3。主被动结合碰撞吸能方法第4页，共22页，星期日，2025年，2月5日可行性分析吸能特性的仿真研究采用多刚体与有限元耦合计算的方法，利用MADYMO软件分别对装备有该吸能装置及未装备该吸能装置的汽车在正碰、侧碰及与行人碰撞过程中的碰撞特性进行了模拟对比分析。正碰仿真(50Km/h)动态响应过程对比未装吸能装置的正碰模型装有吸能装置的正碰模型第5页，共22页，星期日，2025年，2月5日碰撞加速度曲线对比结果比较：安装有该装置时车辆碰撞加速度峰值由414.4（m/s2）降到了315.4（m/s2）,降低了23.90%。吸能装置的变形吸能长度达到300多毫米，使车辆的吸能缓冲时间增加25ms左右，速度从13.33m/s降到10.61m/s，吸收了车辆碰撞动能的36.65%。当碰撞速度低于20km/h时，该吸能装置可以吸收所有碰撞能量，从而使汽车其它车身结构免受损失。第6页，共22页，星期日，2025年，2月5日侧碰仿真模拟动态响应过程对比（碰撞速度：50km/h）对于侧面碰撞而言，由于被撞汽车能够用于缓冲和吸能的区间十分有限，现有的大多数汽车结构设计都难以提供较好的耐侧撞性能，乘员在侧面碰撞事故中更加容易遭受伤亡。以2005年我国发生的交通事故为例，正面碰撞造成的伤亡人数占26.9%，而侧面碰撞占32.3%。由于该装置能够在撞击车辆之间增加缓冲吸能的空间，通过吸能梁的变形吸能使被撞车辆受到的冲击得到降低，从而可有效减轻乘员受到的伤亡。第7页，共22页，星期日，2025年，2月5日两车的相对运动速度曲线对比安装有该吸能装置时两车的相对运动速度曲线变化更加平缓，从碰撞开始接触到两车开始分离的碰撞过程，即从相同的初始相对速度14.17m/s运动到0m/s的时间由43ms增加到74ms，变形吸能的时间增加了31ms。第8页，共22页，星期日，2025年，2月5日假人损伤参数的比较假人骨盆横向加速度胸腔脊柱下部(LowerSpine)横向加速度胸腔脊柱上部(UpperSpine)横向加速度加速度峰值（m/(s**2)）骨盆横向加速度脊柱上部横向加速度脊柱下部横向加速度无吸能装置2628.1819.41884.35有吸能装置881.95579.94913.4降低66%29%51%第9页，共22页，星期日，2025年，2月5日行人碰撞仿真动态响应过程对比（50百分位男性）分别对5百分位小个女性、50百分位男性及95百分位大个男性行人进行了碰撞模拟分析和比较。由于大部分行人碰撞事故都发生在45km/h以下，所以仿真碰撞速度都取32km/h。第10页，共22页，星期日，2025年，2月5日行人头部损伤比较50百分位男性5百分位小个女性95百分位高个男性不同行人50百分位男性5百分位女性95百分位男性损伤参数头部加速度峰值HIC头部加速度峰值HIC头部加速度峰值HIC无该装置12901259155114791103899有该装置1055610974435485223仿真分析结论：该装置通过吸能梁的变形吸能和安全气囊的缓冲作用能够对车辆乘员及行人在不同类型的碰撞事故中起到明显的安全保护作用。第11页，共22页，星期日，2025年，2月5日第一代装置台车实验已初步开发了两代吸能装置的机械部分及控制部分