理论教育 汽车碰撞分析:承载式车身变形倾向简介

汽车碰撞分析:承载式车身变形倾向简介

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:碰撞对承载式车身造成的损坏可以用“锥体理论”进行解释。承载式车辆在发生碰撞时主要由车身吸收碰撞能量,车身因吸收碰撞能量而发生褶皱、弯曲等多种变形。碰撞点是这个锥体的顶点,而锥体的中心线就是碰撞力的方向,锥体的高度和张开的幅度表明了碰撞力穿过承载式车身的方向和范围。

汽车碰撞分析:承载式车身变形倾向简介

除了碰撞力和碰撞部位等外在因素外,车身结构是影响车辆损坏情况的重要内在因素。不同的车辆结构对碰撞力的吸收和传递方式有很大的差别,因此在类似的事故中损坏情况也可能大不相同,尤其对于比较严重的事故。

碰撞对承载式车身造成的损坏可以用“锥体理论”进行解释。承载式车辆在发生碰撞时主要由车身吸收碰撞能量,车身因吸收碰撞能量而发生褶皱、弯曲等多种变形。在较严重的事故中,碰撞力可能会穿过结构件,从而使更大范围的车身构件参与吸收能量,产生变形。碰撞力的这种扩散模式看上去像一个“锥体”,如图4-18所示。碰撞点是这个锥体的顶点,而锥体的中心线就是碰撞力的方向,锥体的高度和张开的幅度表明了碰撞力穿过承载式车身的方向和范围。

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图4-18 碰撞力以锥体模式在承载式车身上传播

从以上锥体理论可以看出,承载式车辆在发生碰撞时,碰撞力可能会波及到距离碰撞点很远的车身部件上,从而造成二次损坏。通常,二次损坏多发生在车身内部结构件或碰撞点对侧车身上。因此,在对承载式车身进行定损时,不能只看碰撞点周边的损坏,全面查看非常重要。

前面已经介绍过,为了缩小二次损坏的范围,保护乘员室的安全,承载式车身的前部和后部设计了一些变形吸能区,如图4-19所示。前部发生碰撞时,碰撞力主要被前段车身和前部吸能区吸收;后部发生碰撞时,碰撞力主要被后段车身和后部吸能区吸收;侧面发生碰撞时,碰撞力主要由门槛板、车顶侧梁、中立柱和车门吸收。

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图4-19 承载式车身前段的碰撞吸能区

1.车身前部变形的倾向

车身前部损坏通常是由于车辆正向行驶时与另一辆汽车或物体发生正面碰撞造成的。碰撞力的大小取决于车辆的质量、速度、接触面积和被撞物的情况。如果是轻微碰撞,前保险杠会受到向后挤压,可能会使前纵梁、保险杠托架或支架、前翼子板、散热器及其支架、发动机盖锁支架产生弯曲变形,如图4-20所示。如果是比较严重的碰撞,将会使前翼子板向后挤压前车门,发动机盖铰链向上翘起,前纵梁也可能会产生皱褶,并挤压前悬架横梁,导致横梁弯曲;甚至可能会使前翼子板裙板和车身前柱(尤其是前车门上部铰链安装部位)弯曲,这将导致前车门下垂,如图4-21所示。另外,前悬架摆臂也可能会弯曲,减振器可能会损坏,前围板和前地板也可能受损,发动机支承点错位,空调通风装置受损,前风窗玻璃破碎,车轮定位参数遭到破坏,如图4-22所示。

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图4-20 较轻微的正面碰撞导致发动机盖和发动机舱内的损伤情况

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图4-21 较严重的正面碰撞导致车身前部的损失情况

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图4-22 严重的正面碰撞导致车身一侧和悬架部件受损

如果车辆的前部以某个角度发生碰撞,前纵梁的连接点就成为一个转动轴,从而在水平和垂直方向都产生弯曲。由于左、右前纵梁是通过横梁连在一起的,所以碰撞力会通过横梁传递到另一侧前纵梁,致使其产生变形。在定损时,侧纵梁的变形往往容易被忽略。

2.车身后部变形倾向

当车辆在倒车时发生碰撞或发生追尾事故时,会造成车身后部的变形,其变形规律和变形倾向与车身前部大致相同。只是由于车身后部刚度相对较弱,在相同的撞击力下,后部变形相对大一些。但后部没有动力总成、空调系统等重要部件,损失相对低一些。

如果是轻微的后部碰撞,可能会引起后保险杠、后面板、行李箱盖和行李箱底板、后侧同板产生变形,如图4-23所示。如果是比较严重的碰撞,可能会将后侧同板挤压到车顶板的底部,甚至会造成车身中柱弯曲。大部分冲击能量通过这些部件以及后纵梁的变形而被吸收,如图4-24所示。需要特别注意的是,现代乘用车的燃油箱大多位于后排座椅下面,在发生较严重的追尾事故时,可能会使燃油箱产生裂纹而造成汽油泄漏。汽油极易燃烧,碰撞火星或静电火花都有可能造成严重的火灾,因此,在查勘汽油泄漏的事故时一定要十分小心。

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图4-23 轻微的后部碰撞导致保险杠和行李箱盖的轻微变形(www.daowen.com)

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图4-24 较严重的后部碰撞导致行 李箱盖和后侧围板变形

3.车身侧面变形倾向

承载式车身侧面在抵抗碰撞方面能力相对比较薄弱。一旦侧面被撞,可能会导致车门、门槛板、中柱、前翼子板以及后侧围板变形,严重时甚至会导致地板变形。如果是前翼子板部位遭到侧面碰撞,前轮往往会向内挤压,从而影响到前悬架横梁和前纵梁。如果碰撞比较严重,悬架系统的零部件可能会损坏,前轮定位参数遭到破坏,轴距发生变化,甚至会使转向器被撞坏。如果车辆的前翼子板或后侧围板部位遭到较大的垂直碰撞,冲击波会传递到车辆的另一侧,从而造成对面板件的变形,如图4-25所示。如果是车辆中间部位遭到侧面碰撞,那么主要是车门总成、门槛板、门柱、车身底板受损,严重时冲击波可能会使对面车门部位产生变形,如图4-26所示。

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图4-25 前翼子板部位受到侧面碰撞导致的变形情况

4.车身顶部变形倾向

车身顶部在事故中受损的概率比其他部位相对低一些。在车辆前部、后部或侧面碰撞中,只有当事故比较严重时,碰撞力才可能会传递到车身顶部,造成顶部梁和面板受损。此外,在翻车事故中,车身顶板可能会受到损失,如图4-27所示。还有一种不太常见的事故是由高处掉下的物体直接砸在车顶板上,造成顶板凹陷。

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图4-26 车身中部受到侧面 碰撞导致的变形情况

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图4-27 翻车事故造成的 车身顶部损伤情况

5.承载式车身碰撞变形顺序

承载式车身在发生前部或后部碰撞时,碰撞力将从碰撞点开始,沿着车身构件向外传播,从而造成更大面积的损坏。一般来说,车身发生变形的顺序如下:

①弯曲变形:在碰撞发生后的一瞬间,碰撞力达到最大,它首先会对构件产生挤压作用,使构件中部产生弯曲变形。但由于金属构件具有弹性,所以在碰撞力消失后可能会部分或全部恢复原状。在事故查勘时,如果发现测量的高度值超出允许范围,通常表示产生了弯曲变形。

②褶皱变形:随着碰撞的进一步延续,碰撞点处会出现明显的褶皱,从而进一步吸收碰撞能量,以保护乘客舱的安全。由于碰撞力沿着车身传递,导致远离碰撞点的部位也可能发生褶皱、撕裂或拉松。在事故查勘时,如果发现测量的长度值超出允许范围,通常表示发生了褶皱变形。

③扩宽变形:对于设计良好的承载式车身结构,乘客舱在事故中的变形量会很小,即使产生变形,也是使乘客舱的构件向外凸起,而不是侵入舱内,以保护乘员安全。这就是所谓的扩宽变形。在事故查勘时,如果发现测量的宽度值超出允许范围,通常表示发生了扩宽变形。

④扭曲变形:如前面所述,碰撞点通常不是在车辆正中,碰撞力产生的力矩会使车身产生扭曲变形。即使碰撞发生在车辆正中,二次碰撞也可能会使车身产生扭曲变形。扭曲变形通常是最后发生的一种变形形式。在事故查勘时,如果发现测量的高度和宽度值都不在允许范围内,通常表示发生了扭曲变形。

虽然承载式车身与车架式车身在碰撞事故中的损坏形式很相似,但是承载式车身的损坏往往更复杂。另外,承载式车身在严重碰撞中通常不会产生菱形损坏。

无论是哪种车身结构,事故车的车身修复顺序都遵循“后进先出”的规则,也就是说,后产生的损坏(间接损坏)先修复。

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