碰撞波形优化

除了挤压伤害，第二类伤害就是乘员与车体内部之间发生的“二次碰撞”。车体碰撞加速度峰值与乘员伤害值之间呈现出明显的相关关系，因此，车体前端设计的首要任务之一就是降低碰撞加速度峰值。除加速度峰值之外，加速度曲线的形态对乘员伤害程度也有很大影响。具有同样“弹簧—阻尼”特性的一个乘员约束系统在不同的车体碰撞加速度波形作用下，对乘员的保护效果很可能有较大不同，这种车体—系统之间的交互耦合作用将在第4章进行讨论。但是，单就车体的碰撞响应来讲，波形本身有没有“好”“坏”之分呢？以下考察碰撞波形对任一约束系统的普遍性作用效果。

文献［15］（1988年）讨论了不同减速波形对乘员伤害的影响。文献［15］中用残余变形量作为评价乘员伤害的指标，发现残余变形量大时乘员伤害较低（因为残余变形量是由高水平的起始加速度所引起的）。随后，文献［16］、［43］、［44］在理论上证明了高水平起始加速度对降低乘员伤害是有好处的。文献［17］（1990年）研究了波形对胸部加速度和头部伤害的影响，并在变形域用G1和G2两个水平的双梯形对波形进行简化（G1和G2以发动机碰撞为分界点），同时发现：提高G1可以降低头部与胸部的伤害，G2存在影响胸部加速度的最佳值。文献［18］用方波、半正弦波和三角波对乘员伤害进行模拟，认为半正弦波最适合于匹配约束系统，波形长度对保护效果有很大影响。文献［19］对平均加速度、波形长度、零速度时间、波形与相位的交叉影响进行了分析，结论是单车与刚性正面障碍的对撞并不能反映车—车对撞的波形，其强度也不相等，30m/s（50km/h）的正面刚性碰撞相当于41m/h（67.5km/h）的车—车对撞（接近速度82m/h（135km/h））。文献［20］（2002年）认为负波形是有可能的，并且对约束效果有正面作用。文献［21］（2003年）对车体波形和约束系统的同步优化进行了尝试，并用改变第一阶波峰和第二阶波峰的方法研究对乘员伤害的影响，发现抬高第一阶和降低第二阶对降低乘员伤害是有利的。文献［22］（2006年）认为方波并不是一个理想的波形，用方波进行结构优化不一定合适。如果采用上述公认的“前段高载荷”式波形，又会给低速碰撞带来负面影响。