浅析汽车碰撞事故研究发展

摘要：汽车安全性是汽车现代设计考虑的重要因素之一，其结构抗撞性能日益受到关注。汽车工业高度发展的今天，交通事故所带来的人员伤亡和经济损失日趋增加，交通事故己经成为人类的第二大杀手。为此，利用计算机等高科技手段来改造这一领域，使其更加具有科学性、客观性和公正性，快速疏通道路，减少经济损失和社会矛盾，意义重大，刻不容缓，有着重大的社会价值和经济价值。

关键词：汽车碰撞 安全性 分析方法

在交通事故高发的今天，不仅要求加大汽车主动安全性的研究，还要求交通部门加强管理，采用先进的技术手段对交通事故加以分析，由于交通事故的处理手段至今仍沿用五、六十年代的传统方法。为此，利用计算机等高科技手段来改造这一领域，使其更加具有科学性、客观性和公正性，有着重大的社会价值和经济价值。

一、国外研究发展概况

国外对汽车碰撞分析的研究比较早，汽车碰撞分析研究的是美国。早期汽车碰撞研究主要是进行各种条件下碰撞试验，包括实车碰撞试验和模拟碰撞试验。60年代人们又开始了计算机模拟碰撞技术。70年代美国开始使用计算机辅助交通事故分析，分析软件有NHTSA（国家道路安全局）SMAC，CRASH3，EDCRASH等。而近20年来汽车碰撞计算机模拟技术得到了迅速的发展，己经有了许多成熟的用于碰撞模拟的商业化软件包。目前，国际上在汽车被动安全性研究方面，具有代表性的几个商品软件有美国的CAL3D软件、LS-DYNA3D软件，荷兰的MADYMO软件，以及法国的PAM-CRASH软件。根据建模方法和功能的不同，可以将这些软件分为两类：一类是CVS （Crash Victim Stimulation）碰撞伤害模拟软件，这一类软件从70年展起来，采用多刚体系统动力学理论建模，主要用来模拟碰撞事故中成与环境的相互作用，以CAL3D和MADYMO为代表；另一类是采用显式有限元理论建模，主要用来描述车身结构的抗撞性，这一类软件是从80年代开始发展起来的，LS-DYNA3D和PAM-CRASH就是属于这一类。总的来说，这些软件能够进行标准假人在碰撞过程中的动态响应分析，人体生物学和碰撞试验用标准假人开发，碰撞受害者模拟，碰撞受害者保护措施优化；对车身结构碰撞大变形模拟，安全车身开发，汽车结构抗撞性模拟；在法规碰撞试验进行计算机仿真、事故再现等工作中都发挥了很大的作用。由此可见，国外在汽车碰撞计算机模拟方面的研究己经具备了相当的规模，达到了较高的水平。

二、国内研究发展概况

国内在汽车碰撞分析研究方面虽然起步比较晚，但是在引进了国外一些优秀的软件以后发展的速度也是很快的。在我国汽车被动安全性是汽车安全性研究的重要课题，而且人们对汽车安全性的要求也越来越高。过去的那种主要侧重于汽车的动力性、燃油经济性和制动性等几个方面的作法正在经受着新观念的冲击。尽管我国开展对汽车被动安全性的研究还不足10年，但取得的成绩是建立了较为完整的系列法规，而且在试验研究方面己经具备了开展模拟碰撞试验及整车碰撞试验的能力。

三、汽车碰撞分析的方法

对汽车碰撞安全的研究方法主要有经验法、试验法和模拟仿真法。在汽车诞生初期， 人们对汽车碰撞时乘员保护的意识非常淡薄， 因为当时汽车的数量非常少， 车速也相对现在要低很多，所以事故的危险性很小。到了20 世纪30 年代，事故和受伤人数逐渐多了起来， 一些汽车企业开始关注撞车现象， 但是由于缺少相应的理论， 并且研究受到整个工业化水平及条件的限制， 因此， 研究手段和方法大多数只能凭借人们日常生活中的经验和直觉， 即所谓的经验法试验法是一种直接而又客观的设计与验证方法。试验的目的是为了能够再现实际道路上的汽车碰撞事故并对其进行研究， 因此， 一般都需要建立特定的碰撞试验设施， 另外还要考虑不同形式的碰撞， 比如正碰、侧碰以及追尾等。但是必须指出， 汽车碰撞安全性试验是一种破坏性的试验， 无论是部件、结构还是整车， 试验一次就失去了再利用的价值， 因此要付出昂贵的代价， 就目前国内汽车企业的整体实力而言， 这不会是研究汽车碰撞安全性的主导方法计算机仿真模拟法就是把按照实车的尺寸、形状、特征， 读取CAD 数据建立几何实体模型，运用有限元的方法对其进行离散化， 产生节点、单元， 形成网格； 再对模型施加载荷、约束或边界条件， 最后进行计算， 模拟实车的碰撞。仿真方法具有以下几个优势：

（1） 花费低廉， 仅用一个模型就可以进行多次碰撞模拟。

（2） 如果结构发生变化， 只在模型中改动相关参数就可以， 简便易行。

（3） 可以重复演示变形过程， 便于观察。

（4） 可以缩短试验周期， 加快产品开发的步伐， 更好的适应市场变化。

四、汽车碰撞研究先有的软件

目前， 在汽车被动安全性研究方面， 有代表性的软件有美国开发的CAL3D 软件、荷兰TNO 开发的MADYMO 软件、美国公司LSTC 开发的LS-DYNA3D 软件以及法国ESI 公司的PAM-CRASH 软件。上述软件都以美国Lawrence Livermore 国家试验室在20 世纪70 年代开发的DYNA 公开版的理论为基础。其LS-DYNA3DPAM-CRASH 是采用显式有限元理论建模， 基于显式有限元理论的软件， 可以准确地描述车身变形过程和系统中的变形部件， 主要描述车身结构的碰撞性能。在国内， 这两种软件应用得较多。

参考文献：

[1]Abe M et al. Influence of car suspension on the behavior of vehicle at side collision[J].Trans ，JSAE，1998，29（1）：141 -147.

[2]孟庆和，喻毅，陈芳.基于VB的汽车与汽车碰撞交通事故计算软件设计[J].农业装备与车辆工程杂志社，2006，（12）：39-41.

[3]阳兆祥.交通事故力学鉴定教程[M].南宁：广西科学技术出版社，2002.

[4]李江.交通事故力学[M].北京：机械工业出版社，2000.