乘用车内部凸出物动态内凸试验方法的应用
李润晗;陈化荣;李燕;王锦涛
【摘 要】《GB11552-2009 The interior fittings of passenger car》is a vehicle mandatory regulation for Announcement and CCC declare,which made a strict requirements of the inner decoration edge bump height, rounded corners and suction. The determination of head collision area provides two ways for enterprises to choose: (1) the dynamic method to determine the head collision zone (standard appendix B) (2) the static method to determine the head (standard appendix C) collision zone. The two methods focus on validation of the target is different, need to enterprise combining the actual requirement of the product at the early stage of the model design and development and regulatory compliance, considering two aspects to make a choice.%《GB11552-2009乘用车内部凸出物》是车辆进行公告认证和CCC申报所必须验证的国家强制性法规之一，对内饰件棱边凸起高度、圆角及吸能性做出了严格的要求。其中，头部碰撞区域的确定提供了两种方法供企业选择：（1）动态方法确定头部碰撞区（标准附录B）（2）静态方法确定头部碰撞区（标准附录C）。两种试验方法侧重的验
神龙汽车证目标不同，需要企业在车型设计开发前期结合产品的实际需要与法规符合性两方面进行考虑，做出选择。
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2016(000)010
【总页数】3页(P155-157)
【关键词】法规;凸出物;动态;静态
【作 者】李润晗;陈化荣;李燕;王锦涛
【作者单位】东风汽车公司技术中心，湖北武汉 430058;东风汽车公司技术中心，湖北武汉 430058;东风汽车公司技术中心，湖北武汉 430058;神龙汽车有限公司，湖北武汉 430058
【正文语种】中 文
【中图分类】U467.3
10.16638 /jki.1671-7988.2016.10.049
CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-155-03
《GB11552-2009乘用车内部凸出物》作为一项汽车被动安全法规，是车辆进行公告认证和CCC申报所必须验证的国家强制性法规之一，对汽车前排、后排、顶盖等九个区域的内饰件棱边凸起高度、圆角和吸能性做出了严格要求，以避免或减缓乘员与汽车内饰件发生碰撞所带来的伤害。其中“前排座椅”H”点之前、仪表板上下分界线以上的乘员舱内部结构”作为最容易发生头部碰撞的区域，要求最为严格。《GB11552-2009乘用车内部凸出物》相对于 《GB11552-1999乘用车内部凸出物》，增加了动态确定头部碰撞区域的试验方法 。在进行法规认证试验时，厂家可自行选择进行静态或者动态的试验方法。
本文结合汽车产品认证过程中的实际经验，对静态和动态两种试验方法进行多方面的对比分析，解析两种试验方法的适用条件，进而给整车布置及内饰件设计工程师提供开发思路。
1.1 静态方法确定头部碰撞区域[1]
静态确定头部碰撞区域即根据座椅R点坐标，使用球形工具模拟人体头部与仪表发生接触，
头部碰撞区上、下分界线与豁免区分界线组成的区域为头部碰撞区。具体方法如下：
1）测量装置：长度736～840mm ，直径165mm的球头模型。
2）豁免区域：方向盘外缘再加127 mm的环带水平向前投影的区域，下边界是与方向盘下缘相切的水平面（方向盘处于直线行驶位置），上述规定的区域边缘与最近的汽车侧壁之间的仪表板表面部分，及前风窗两侧的支柱。
3）测量方法：三维假人确定座椅R点坐标，将测量装置放置在座椅上使其铰接点与R点重合，长度调节至736mm，将球头与仪表板接触，确定头部碰撞区下分界线；将座椅位置前移127mm(或铰接点上移19mm),测量装置长度调节至840mm，将球头与仪表板接触，确定头部碰撞区上分界线。
1.2 动态方法确定头部碰撞区域[1]
动态确定头部碰撞区域即通过模拟实际碰撞，确定碰撞点，划定碰撞区域。《GB11552-2009乘用车内部凸出物》提供了3种动态确定头部碰撞区的方法供厂家选择：
假人头部是否与仪表板发生接触的判断分为两点：
（1）试验前将假人头部加涂颜料，试验后通过接触印迹判断与仪表板发生接触。
（2）通过假人头部加速度曲线是否存在尖峰，结合高速录像判断尖峰发生时假人头部是否与仪表板发生接触。
基于试验成本考虑，绝大部分厂家都会选择“模拟碰撞”的试验方法。提供CAE模拟碰撞视屏，再通过白车身滑车试验对视屏进行验证。
1.3 头部碰撞区域的法规要求
使用静态方法确定头部碰撞区域：区域内部件需满足《GB11552-2009乘用车内部凸出物》中4.1.2-4.1.6条所规定的部件高度、横截面街、圆角半径、吸能性等相关要求。
使用动态方法确定头部碰撞区域，分为两种情况：
1）若动态试验确定假人头部与仪表无接触，则只需满足“仪表板分界线以上可接触直径165mm球头部分可被倒圆”的条件即可。
2）若动态试验确定假人头部与仪表有接触，则按接触点来确定头部碰撞基准区，对于碰撞
区内的零件应满足按静态确定头部碰撞区时的法规要求（《GB11552-2009乘用车内部凸出物》4.1.2-4.1.6），同时仪表板分界线以上可接触直径165mm球头部分可被倒圆。
静态与动态确定头部碰撞区域，除了试验方法不同，其最终划定的头部碰撞区域、相关法规要求，及试验资源等也都存在差异。
从表2可以看出，动态内凸方法的产生是以CAE技术的不断成熟作为基础的。CAE技术可以在产品设计阶段对汽车的结构和性能做出预先评估，因而大大降低了新产品开发的风险，对提高汽车产品质量及缩短开发周期和成本意义重大。动态内凸“模拟碰撞”试验方法的实施，正是基于不断成熟的汽车CAE开发技术。企业在选择 “模拟碰撞”的同时，需要考虑自身的CAE技术水平，评价体系是否成熟，最终可以通过白车身试验的验证。
3.1 仪表区部件开发的新趋势
触摸式中控台、抬头显示功能的兴起，人机互动模块日益成为各大汽车企业研究开发的重点项目，同时升降屏幕和悬浮屏幕也开始出现。这些趋势都对仪表区域的功能性提出了新的需求。而这些新的功能需求也带来了仪表区部件造型上新的变化：大屏幕的液晶显示屏、直立在仪表板上的投影屏幕等等。
如果仅按照静态确定头部碰撞区域的方法来进行法规符合性的判断，这些造型的部件是很难满足内部凸出物限值要求的。这时就可以考虑选择使用动态内凸的试验方法来进行验证。而目前，基于国外对应的ECE法规已经实施多年，且CAE技术的应用已经十分成熟，几乎渗透到了汽车开发的各个环节，同时国内的碰撞法规不断加严，车辆被动安全性能也不断提升，许多合资车辆企业在新的内部凸出物法规实施后就已经开始选择进行动态内凸验证试验，且成功率（即证明无头部碰撞区域）较高。
3.2 产品设计开发流程的引入
结合车型产品的定位、仪表板部件功能和造型的需求，设计师在产品设计初期，若判断产品无法完全满足静态内凸头部碰撞区域的法规要求，则可联合被动安全系统的设计师对动态内凸法规的要求进行评估，利用CAE模拟动态内凸法规要求条件下的碰撞，验证动态内凸法规的符合性，决定设计方案是否可行。
相对于静态内凸法规，动态内凸法规需要仪表板部件设计师在专注本专业设计开发的同时，了解车辆被动安全系统的性能指标，相关专业协同合作，考虑法规的符合性。
原有的静态内凸法规，在保护车辆乘员安全的同时，也限制了仪表区部件的创新和发展。同时，随着车辆被动安全技术的进步，越来越多的车辆能够通过安全带、气囊等措施保护乘员头部在法规限定的条件下不与仪表区域发生碰撞。动态内凸试验方法通过对车辆安全性能的验证，给产品设计开发以更多的自由度，解决了法规对产品设计的限制问题。
汽车产品认证试验是对车辆产品法规符合性的检验，也是法规要求最直接的体现，通过对试验方法的比对研究，明晰不同试验方法对产品要求的差异，进而分析对产品设计开发产生的影响，对企业来说是一项十分有意义的工作。
【相关文献】
[1] GB11552-2009.乘用车内部凸出物[S].