29 SRB—小偏置刚性壁障 (small rigid barrier)
图 2 IIHS 定义的 25% 偏置正面碰撞设置
1.2 结构的分析与评估 从 FEA 模型分析中可知，车辆在 25% 偏置正碰时，
汽车结构的变形情况，尤其是纵梁的变形方式以及假 人模型的运动姿态，与 40% 变形壁障偏置碰撞有很大 的不同。分析可知：
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汽车安全与节能学报
2013 年 第 4 卷 第 1 期
随着人们对汽车碰撞安全性能的日益关注，以及 汽车碰撞安全技术的不断发展，经过中国广大汽车制 造商和科研机构的共同努力，越来越多的汽车除了要满 足中国政府规定的碰撞安全法规以外，还需满足美国、 欧洲等地颁布的对新汽车碰撞安全的评估标准，如美 国在上世纪 80 年代中后期开始实施的《新车评价规程 （New Car Assessment Programme, NCAP）》和欧洲随后 实施的 Euro-NCAP 等。其中新近生产的汽车极大部分 都能满足这些标准的四星级或五星级的要求 [1]。
此类碰撞的结构受力特性为：在小偏置正碰撞过 程中，汽车主要承力构件纵梁完全不起作用，因为此类 碰撞中汽车受载的作用面在纵梁的外侧，纵梁不能通 过纵向压溃变形而吸收冲击能量，从而对车内乘员造 成极大的伤害。这一类碰撞形式正在受到全世界从事 汽车安全领域的工作者愈来愈多的关注和研究。目前， 中国在此方面的研究寥寥无几。在这类小偏置正面碰 撞发生时，由于碰撞位置的不同，结构的承载面在汽 车纵梁外侧，纵梁没有承受来自正面的冲击力而引起 纵向压溃变形，从而不能起到吸收冲击能量的作用，所
车辆小偏置正面碰撞，即汽车正面与刚性壁障的 重叠小于 30% 汽车宽度的正面碰撞（见图 1）。
有来自正面的冲击力将由纵梁外侧的结构承受，因为缺 少纵梁这个主要承力构件的作用，车身将产生极大的侵 入量，这些侵入量将对车身内乘员造成极大的伤害 [3]。
目前愈来愈多的汽车安全研究机构和汽车制造商 对此展开了研究和讨论，并且进行了各种汽车小偏置 正面碰撞的试验。2012 年 3 月份，美国公路安全保险 协 会（Insurance Institute for Highway Safety, IIHS）正 式颁布了汽车小偏置正面碰撞试验的规范（初稿），对 汽车小偏置碰撞的试验设置和碰撞速度等做了统一的 规定 [4]。2012 年 8 月份，该组织又正式颁布了车辆小 偏置正面碰撞的试验规范和评估标准 [5]。 另外，根据 IIHS 最新发布的车辆小偏置正面碰撞的试验报告，大 部分在北美市场上的中、高档车辆只获得了勉强通过 （Marginal）和差（Poor）的等级，只有两款车 Acurl TL 和 Volvo S60 获得了最高等级——优（Good）[6]。
到目前为止，本文作者还未见到任何有关汽车小 偏置碰撞的有限元分析的文献。所以，本文作者首次 利用项目中某一车型的整车有限元模型（finite element analysis，FEA）来分析该车型在 25% 偏置正面碰撞时 的行为和结构变形状况。
1 某车型 25% 偏置正碰的结构变形分析
图 1 小偏置正面碰撞的定义
Abstract: In small overlap frontal impact, vehicle longitudinal structures, like side rails, fail to absorb impact energy that leads to potential risk to occupants. This crash mode has been paid close attention in the world, focusing on accident statistical analyses and vehicle crash tests, while no such work can be found in China. This paper analyzes the structure performance of a type of vehicle made in China under small overlap frontal impact by using CAE and a mature FEA full-vehicle model. A Madymo model calibrated with test results was utilized to evaluate the restraint-system performance. An assessment rating was provided based on the test protocol and rating guidelines published by IIHS (American Insurance Institute for Highway Safety). The results show that the evaluated vehicle only earns MARGINAL ratings in small overlap crash even it earns GOOD ratings in the 40% offset impact tests with deformable barrier. Key words: vehicle safety; frontal impact; small overlap frontal impact; side rails; finite element analysis (FEA);
（1. 沈阳华晨汽车集团 汽车工程研究院，沈阳 110141，中国； 2. 沈阳金杯锦恒汽车安全系统有限公司，沈阳 110141，中国）
摘 要：车辆小偏置正面碰撞过程中，纵向承力构件 ( 如纵梁 ) 不能吸收碰撞能量，对乘员造成潜在 的伤害，在国际上受到关注，主要集中在事故统计分析和实车测试方面的研究，但在中国此方面研究 寥寥无几。该文采用 CAE 方法，用成熟的有限元整车模型，对国内某款车型在小偏置碰撞下的结构 变形进行模拟分析；利用与试验对标后的 Madymo 模型对乘员约束系统进行评估，根据美国公路安 全保险协会 (IIHS) 最近颁布的试验规范和评估标准，给出该车型在小偏置正面碰撞中总的评估等级。 结果显示：该款车型在可变形壁障、40% 偏置碰撞中获得最高等级“优”，但在小偏置碰撞中仅获得“勉 强通过”的等级。 关键词：汽车安全；正面碰撞；小偏置碰撞；纵梁；有限元模型（FEA）；计算机辅助工程（CAE） 中图分类号：U 461.91；U 467.1+4 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-8484.2013.01.004
最近，美国国家公路交通安全局（NHTSA）也在其 官方网站和国际 SAE 会议上分别发布了一系列对小偏 置碰撞的报告和研究成果 [9-10]。他们设计了一个新的研 究用的可变形壁障（RMDB）。同时，他们还采用了另外 两种小偏置碰撞形式来模拟现实世界中的小偏置碰撞， 进行了实验并[9]。
ISSN 1674-8484 汽车安全与节能学报, 2013 年, 第 4 卷 第 1 期 CN 11-5904/U J Automotive Safety and Energy, 2013, Vol. 4 No. 1
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国内某车型小偏置正面碰撞的全面评估
陈可明 1，胡丽娟 1，胡晏殊 2
结果表明：车身的变形和侵入量与实车试验结果 基本一致。经过这两次对标，结果表明：该有限元模
陈可明，等：国内某车型小偏置正面碰撞的全面评估
型已相当成熟，所以利用它来进行小偏置正面碰撞分 析。根据 IIHS 的试验规范重新设置了该车型的 25% 偏置正面碰撞模型（见图 2），并进行运算与分析，对 该车型在 25% 偏置碰撞和 40% 偏置正面碰撞时的结 构变形进行了比较。最后根据 IIHS 的评估标准，得出 了该车型的结构评估等级。
中国在 2006 年 7 月份开始实施《中国新车碰撞评 价规程——C-NCAP》，目前已更新至第 3 个版本，这 极大地促进了中国汽车碰撞安全技术的发展。在这些 政府法规和新车碰撞评价规程中，包含了各种不同形 式的碰撞试验，其中有 100% 正面刚性壁障碰撞、40% 正面偏置可变形壁障碰撞、侧面可变形移动壁障碰撞、 侧面柱撞以及行人保护和后面碰撞等。
3）图 5 是 25% 和 40% 偏置碰撞时 B 柱的加速度 曲线对比，蓝色曲线为 25% 碰撞仿真模拟结果，红色 曲线为 40% 偏置碰撞的实车试验结果，从图 5 可知： 25% 小偏置碰撞的加速度峰值要高于 40% 偏置碰撞， 这样就可能会对车内的乘员造成更大的伤害。
图 5 25% 和 40% 偏置碰撞时 B 柱的加速度
但在现实生活中发生的重大汽车碰撞事故中，有 一类事故为正面小偏置碰撞。在美国，所有正面碰撞 死亡事故统计中占了大约 22%，而在英国，大概占了 27%。据统计，在正面碰撞死亡事故中，小偏置正面碰 撞大约占 1/4 [2]，不幸的是，此类小偏置正面碰撞形式 并没有被包含在各个国家颁布的安全法规和新车碰撞 评价规程中。
蓝色曲线—25% 碰撞仿真模拟结果； 红色曲线—40% 偏置碰撞实车试验结果。
2）图 4 是 25% 和 40% 偏置碰撞的车身门框的变 形图。从图 4 中可以看到：25% 的小偏置碰撞引起车门 框上方的严重变形，而且门框前缘向后的位移量远大 于 40% 偏置碰撞，这就会引起仪表板横梁和方向盘的 向后位移，从而会导致假人头部和胸部伤害值的增加。
1）从图 3 中看到，在 25% 偏置碰撞中，汽车纵梁 未能参与碰撞过程，只是发生了轻微的内侧弯曲，所以 纵梁没有能起到吸收冲击能量的作用。
ODB—偏置可变形壁障 (offset deformable barrier) 图 4 25% 和 40% 偏置碰撞的门框变形图
图 3 25% 偏置碰撞纵梁只发生内侧弯曲
4）在 25% 偏置碰撞中，纵向冲击力的作用线不会 通过汽车的形心，因而形成了一个力矩，使得车辆产生 了一个绕垂直轴的转动（见图 6），所以在碰撞过程中， 假人的头部不是撞在方向盘中心，而是撞在方向盘的 左缘。