C_IASI中保指数25%偏置碰撞虚拟开发

2023年12月1日发(作者：汽车点评网)

车辆技术车辆工程技术13C_IASI中保指数25%偏置碰撞虚拟开发尹杨平,刘文慧,蒋　兵（奇瑞商用车（安徽）有限公司 捷途研究院·整车技术部,安徽 芜湖 241000）摘　要：中国保险汽车安全指数（China Insurance Automotive Safety Index，简称：C_IASI）,由中国保险行业协会、中国汽车工程研究院股份有限公司最终制定形成。该评价体系包含：耐撞性与维修经济性指数、车内乘员安全指数、车外行人安全指数和车辆辅助安全指数四个维度，分别从汽车保有环节的财产风险、人身风险等方面，以指数为呈现形式。本文在汽车产品设计数据阶段开展工作，从仿真开发分析角度定量化展示，从汽车使用者和保险的角度客观评价车辆的安全特征及使用经济性，寻求最优的设计方案。预估了开发车型结构面对25%偏置的车体耐撞性能，通过对标修正可靠仿真模型，保证车辆安全性能的延续性开发。关键词：中保指数；仿真开发；C_IASI标准0　前言C_IASI标准主要参考IIHS与RCAR，同时结合我国的道路实际情况制定。2017版C_IASI用“最小接受指数”对车辆进行评定，以优秀（G），良好（A），一般（M），较差（P）四个级别分级评定。包含耐撞性与维修经济性指数（低速碰）、车内乘员安全指数（正面25%偏置碰撞和侧面碰撞、座椅/头枕试验项目、车顶强度静压）、车外行人安全指数以及车辆辅助安全指数。中保指数_25%偏置碰撞的新型法规标准，对于国内车企产品在满足国内法规ODB标准的同时，需要同时满足撞击速度保持一致，壁障仅25%的重叠率，具有更为广泛的C_IASI测试标准。这无疑对车辆的前保防撞梁、副车架、shotgun、A柱等结构提出了更为严格的设计要求。车企必须在数字设计阶段，将法规的目标充分分解至车辆的各个系统，通过仿真虚拟分析方案进行验证，对车辆的结构进行有效地分析优化，保证产品的综合指标满足法规要求。表系统等关键部位的碰撞变形数据，对正面25%偏置碰撞分析CAE模型进行了较为全面参数统计，车体结构评价等级为良好（A），满足法规设定目标。表1　25%正面偏置碰撞标准指标项仿真分析测量表车体部位分析项目A柱下铰链最大位移搁脚板左侧足板制动踏板驻车制动踏板门槛横向平均位移转向管柱A柱上铰链最大位移上仪表板仪表板左部优化方案分析值目标分部（终值）等级等级20.1良好19.8良好14.3优秀良好12.8优秀0优秀14.9一般2.6优秀11.5良好良好11.8良好12.3良好整体等级乘员舱下部侵入量（cm）良好1　法规测试标准正面25%偏置碰撞法规标准，试验车垂直撞击刚性壁障，车辆与壁障的重叠率为25%，碰撞速度为64km/h，在驾驶员位置放置一个Hybrid III 50%假人用来考核乘员损伤情况。同时考核假人运动姿态和约束系统、车身结构、燃料和高压系统完整性等方面的内容。车身结构评价主要通过A柱、门槛、防火墙、仪表板等结构上的传感器采集数据，定性观察车辆结构。约束系统及假人的姿态、伤害值等测评指标通过传感器采集、主观评价两种方法同步评价。试验车辆的关键测试位置传感器测量主要集中在车身上部的上铰链、下铰链、门槛、转向管柱、制动踏板等位置。乘员舱上部侵入量（cm）　　同时，在车辆结构耐撞性分析中，可考察乘员伤害重要关联区域——座椅结构的失效情况。其中撞击风险较大的驾驶员侧座椅固定结构的应力应变需重点关注，判定其是否存在失效风险。本车型驾驶员侧座椅前横梁左侧安装板塑性应变最高为13.5%，仿真理论判定标准不超过失效判定经验值20%。可判定为结构可靠，座椅整体的结构性能结合GB14167法规标准的分析/试验结果，进行失效综合判定。在满足零部件的性能同时，满足整车边界性能要求。2　仿真开发策略2.1　数学模型25%小偏置碰撞，车辆在试验过程中有X、Y方向两个主要的滑移速度，根据能量守恒原则，设置试验车辆的初始撞击速度为V0，车辆的质量为m，E为内能、壁障能耗及其他，则车辆碰撞结束时刻整体能量守恒方程式如下：　　　　　　　　（1）通过数学模型原理可知，车辆在X方向的变形过大，对车体的入侵量较大造成乘员的伤害值风险。因此应对25%正面偏置碰撞的策略主要是降低X向速度的分量，保持乘员舱生存空间的完整性。2.2　仿真分析

通过虚拟的计算机分析，对关键位置的结构变形进行预分析。小偏置仿真分析模型的整车质量（1530kg）、质心信息（1219.5,-6.7,198.0）按照整车布置的提供信息匹配，仿真中假人模型采用设计R点位置进行位置调整标定。计算模型总能量守恒，模型质量增加满足设定要求，其中沙漏能占总能量比例<5%，质量增加比<5%，模型计算结果准备可靠。根据仿真分析峰值侵入量进行评价，该车型前防撞横梁、吸能盒、前纵梁起到了很好的吸能作用，车辆在碰撞后，侧向的动态偏移量较好。统计纵梁变形模式、shotgun变形模式、A柱最大位移、仪图1　驾驶员侧座椅横梁塑性应变2.3　摸底试验对标按照设计数据状态，对车辆进行试车摸底试验。经统计，试验测试环节与仿真模型差异方向主要有：模型壁障的重叠率误差，25%前碰试验车辆宽度从前轴轮罩处测量，车辆宽度从后轴轮罩处测量。而仿真分析从车辆的正中间计算重叠率，偏差约8mm，误差5%以内可接受；试验的撞击速度64.3km/h，仿真速度设定为理论值64.0km/h，偏差0.3km/h，误差5%以内可接受；结构耐撞性仿真分析阶段未体现大灯、前保塑料件结构，该部分在高速碰撞中，吸能贡献比例低于5%可忽略。（下转第16页）16车辆工程技术车辆技术定性。1）优化工艺主要指提高白车身制造过程的工艺能力，降低车身波动，提高车身的稳定性；2）理解不断改进尺寸质量的意义： ①当需要对测点尺寸做平移调整时，首先需要保证测量数据的集中性，才能保证调整有效； ②当车身零件整改花费成本过于高昂，有时需要整改外购件以达到匹配要求，这时就必须要保证车身零件的稳定；③零件的稳定能够保证焊装每道工序的顺利装配和装配一致性，避免装配时A车能顺利装配而B车不能装配的问题；3）根据6σ/Cpk排列图和CII指数以及现场安装匹配情况优化尺寸质量：①对6σ和Cpk的统计值排列，能非常容易地找出6σ最大的点和Cpk最小的点，对其优化；计算CII值也是为了优先找出波动最大的5%的点，通过一轮轮地对这5%的点优化，最终实现整车稳定性的提高；②根据现场的反馈，及时对重点位置优化，降低后续安装和调整难度。（3）措施效果验证。问题解决措施实施后，问题是否得以解决，或者解决的程度是否符合最初的期望，需要验证和跟踪，由于在线测量数据的实时性，可以立即查看数据是否调整有效（如下图11所示），节约了工程师的时间。（4）问题分析流程。综上几点所述，基于在线测量的海量数据，整理出问题分析流程如下图12：图12　问题分析流程图2　结束语在线测量的使用在国内已经很普遍，但是数据的应用还有很大的提高空间。如何用好在线测量系统，将该数据与其它厂内的数据进行结合，服务于尺寸质量控制，还有待在工作中进一步的实践分析研究。参考文献：[1]陈家起,罗虹,张伟.汽车车身制造工艺学[M].重庆大学出版社,1993.[2]金隼,来新民,陈关龙.在线检测技术在车身焊装生产中的应用[J].汽车技术,2000(02):26-28.[3]wy9511111,统计过程控制第二版[M].北京品士质量管理顾问有限公司,2005.作者简介：张荣新（1986-）,男,江苏淮安人,本科,工程师,主要从事汽车尺寸检测及数据分析方面的工作。图11　测量数据趋势图（上接第13页）摸底试验与仿真分析对比状态，如图2所示：从上述统计可判定得到了较高精度的正面25%偏置碰撞CAE模型，为该车型后续25%偏置碰撞优化设计奠定了基础，该模型可以指导结构开展优化设计工作。

3　结束语

（1）小偏置碰撞中，一般而言，由于壁障与车辆的接触主要在纵梁之外，完全从保险杠、防撞梁、吸能盒、纵梁这些设计的吸能件绕过，碰撞的载荷通过轮胎和shotgun向后传递到A柱、门槛，造成驾驶舱严重变形。小偏置碰撞中，传统传力路径仅有shotgun这一条，因而可以得出结论，shotgun的结构特点对汽车在25%小偏置碰撞中的运动变形形式有重要影响。（2）国内自主企业产品的设计，需要更为开阔的设计理念，综合多项法规指标。目前中国的法规标准更新迭代迅速，产品的开发要放眼未来3年以上的规划，保证设计根本。参考文献：[1]肖锋.IIHS Small Overlap Crash Test评估标准质疑[D].学术会论文.[2]C-IASI测评体系标准[S].法规体系,2017.[3]孙博.汽车小偏置碰撞仿真分析与拓扑优化[D].学位论文,2018.[4]钟志华.汽车碰撞安全技术[M].机械工业出版社,2003.作者简介：尹杨平（1985-）,女,安徽马鞍山人,本科,主任工程师,研究方向：仿真分析、竞品分析。图2　试验测试与仿真状态比对图分析对标从整车变形模式、纵梁变形模式、shotgun变形模式、A柱变形模式、门槛变形模式、轮胎运动姿态、焊点失效及底盘连接件的失效等关键部位的碰撞数据，对正面25%偏置碰撞分析CAE模型进行了较为全面校对，修正仿真模型后，分析的结果将试验中的所得仿真结果与试验采集结果关键位置比对信息，如表2。表2　25%正面偏置碰撞标准指标项仿真与试验测量对比表Lower Hinge PillarFootrestLeft ToepanBrake PedalParking Brake PedalRocker Panel (lat)Steering Column (long)Upper Hinge PillarUpper DashLeft Instrument PanelResultant-sim (cm)21201412.2014.52.811.611.912.3Resultant-test (cm)222.312.512