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钢板越硬越安全吗?来说说车身的安全性能

更新时间:2017-4-17 12:55:27 作者: 文章来源:老侯解车

汽车的车身是汽车最重要的被动安全装置,是汽车安全的基础,在汽车发生碰撞事故时保证乘员舱不变形,保证乘员的生存空间,是车身最主要的功能。很多人认为,汽车车身的钢板厚,钢板硬,安全性就好,事实真的是这样的吗?

什么是安全的车身结构

首先我们再来看一看汽车的车身结构,这次我们不再分解开来看,而是整体来看。可以看到,车身总体上可以分为两部分:车身覆盖件和车身结构件。

汽车的车身覆盖件就是我们看到的汽车外表,这是车主朋友最为关注的,其实它仅仅是一个个由薄钢板或塑料制成的汽车表皮而已,基本不承受汽车所受到的各种力,在汽车发生碰撞时基本不起作用。就好像我们身上穿的衣服,在我们跌倒时,能起多大的保护作用呢?

汽车的车身结构件才是汽车的受力部件,汽车在行驶时和发生碰撞时所受到的各种力都由它来承受,它的强度与刚度是才是最重要的。就好像我们的肌肉和骨骼,它们才能保护我们身体,而不是衣服。


一个结构件的强度与刚度,不仅仅是材料自身的强度、硬度决定的,而是看它的形状与结构。比如一个三角形的结构件其刚性就要好于正方形的结构件,即使正方形结构件的材料等于甚至优于三角形结构件。


汽车车身的结构就是如如此。车身的各零部件组合在一起,并不是杂乱无章的,而是按照一定的位置和规律组合,最终组成的车身不但要使用最少的材料,而且有最好的强度和刚度。所以,评价一个车身的好坏,不能仅以材料论英雄。

那么什么是安全的车身结构呢?

安全的车身结构,就是利用车身的前后部的变形有效地吸收撞击能量,降低事故时人体的减速度;同时乘员舱坚固可靠,确保乘员的有效生存空间。从车辆的被动安全性考虑,对汽车外部设计的最基本要求应是使碰撞的不良后果减轻到最低程度。  

车身应与安全带、安全气囊、能量吸收式转向系等围绕乘员的一些装置进行匹配,完成以下三个功能: 

①车身前部构件尽量吸收撞击能量,缓解乘员受到的冲击;

②增大乘员室刚度,确保乘员的有效生存空间,同时还必须保证碰撞后乘员易于逃脱和容易进行救护;

③碰撞发生后,结构允许破坏,但要严格控制破坏后的变形,防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入驾驶室。


随着技术的进步和制造工艺的改进,汽车车身结构的安全设计越来越好,即使是现在安全水平一般的汽车,与二十年、三十年前的汽车不可同日而语,主要就是车身结构上的改变,而现在汽车所用的材料甚至不如以前的。下面是几个碰撞图片,可以看出安全性的差异。

汽车碰撞时的受力情况

汽车的碰撞形式有前碰撞(包括偏置碰撞和正面碰撞)、侧面碰撞和追尾碰撞;车撞人和翻车等,安全的车身结构要求汽车在碰撞发生时和碰撞发生后,保证乘员舱坚固可靠,确保乘员的生存空间,因此将碰撞时巨大的撞击力吸收和分散,就是安全的车身结构的首要任务。为此,聪明的汽车工程师们将车身设计成有足够刚性的乘员安全区和有较小刚性和较好缓冲吸能的缓冲吸能区。

为了完成这样的构想,在汽车发生碰撞时,就要让撞击冲力首先被吸收,吸收不了的按照设计的方向转移,以下就是汽车发生碰撞时撞击冲力的转移示意图。

在实际应用中,比如丰田的GOA车身,马自达的创驰蓝天车身等,大众T-ROC车身等都是按照这样的思路来设计的。


汽车车身的材料

由于汽车在发生碰撞时各部位受力情况不同,有些地方要坚固无比,而有些地方要溃缩吸能,所以,车身的不同部位使用的材料强度是不同的。

要保证乘员舱的坚固,构成乘员舱的材料强度必须足够高,因此,汽车的A柱、B柱、门槛是汽车上强度最高的地方,其中的B柱又是最为坚固的一个,一般使用高强度的热成型钢;为了保证侧面碰撞时的安全,车门中的侧防撞梁也是很重要的,强度也很高。

并不是车身所有的材料强度越高越好,要看用在什么地方。如驾乘室的框架(如横梁、纵梁、ABC柱等),为了使驾车室的空间尽量不变形(保证驾乘人员安全),就必须采用高强度的材料。如车前和尾部的材料(如引擎盖板、翼子板等),为了能够吸收撞击力,可以使用强度相对较低的材料。特别是引擎盖板,如果强度过高的话,在正面碰撞时有侵入乘员舱的危险,因此除了使用较低强度的材料外,还在结构上设计了弯折区。

现在的汽车,在材料的投放上甚至精准到了克,该硬的地方硬,该软的地方软,受力大的地方使用高强度的材料,受力小的地方使用低强度的材料,有些车身覆盖件甚至使用塑料材质,这并不是节省降成本,而是车身结构的需要。

汽车覆盖件是不是越硬越好?

汽车最外面的一层,是车身覆盖件,一般指“四门两盖”。很多人认为,这些材料越硬,汽车的安全性就越好,事实是这样的吗?

早期的汽车,由于车身的结构设计不合理,没有溃缩吸能这种思维,所以就将汽车的外表设计的奇硬无比,在表面使用了大量的高强度的钢材,但是对乘员舱保护的却不够。这种结构在低速碰撞时汽车外表面不会发生明显的变形,好像很安全;但是高速碰撞时,这些覆盖件就会侵入乘员舱,对乘员造成严重的威胁。随着人们安全思维的日益成熟,逐渐认识到这种设计的弊端,这其中汽车的碰撞试验起到了至关重要的推动作用。

现在的汽车,一方面重视对乘员舱的保护,在汽车前后部位都设计了溃缩吸能区域,这种设计,汽车碰撞时所受到的撞击力全部由车身骨架承受,外观覆盖件不起任何受力作用,仅仅起到装饰的作用;另一方面对于车外人员的保护也越来越重视,在行人与汽车相撞时,要尽可能的保护行人的安全,这样坚硬的外观覆盖件就不符合人们的要求了。相反,一些软质、易变形的材料更加符合要求。因此,汽车外表面的材料强度不是提高而是降低了,甚至某些部位使用了塑料材质,比如前后保险杠,部分车型的翼子板等。这样的设计,在汽车与汽车或汽车与固定物体相撞时,外表面好像损坏严重,但是对于乘员是安全的;当汽车与行人相撞时,行人受到的伤害会大大降低。试想一下,如果汽车表面的材料很硬,对脆弱的行人来说,是不是一场灾难呢?

老侯点评

汽车车身的安全结构是一个非常深刻的话题,以老侯的水平是无论如何也不可能把它完全表述清楚的。今天在此只是抛砖引玉,希望引起网友对汽车安全的重视,也希望能够扭转一些网友对车身安全的一些误区。其实,汽车的钢板硬不硬、车身的结构设计是不是合理等都不是最重要的安全因素,最重要的安全因素是驾驶员的安全意识。如果没有安全意识,再坚固的汽车也保护不了你,那些号称安全性极高的豪华轿车,在高速碰撞中支离破碎,乘员魂飞天外,这样的例子不是一两个。所以,请广大车主朋友遵守交通规则,文明行车,安全才是回家最近的路!

 

 

责任编辑:张静

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