主题：【原创】碰撞测试-便宜的车也耐撞(添加照片版) -- 波波粥

安全的车，呵呵，那还不简单么，前盖厚度200mm，中间是陶瓷复合层，内外两层装甲钢，倾角60度，飞碟型乘员室，厚度250mm，怎么，还不够啊？那好，再加上爆炸反应模块。。。。。。

等等，兄弟，咱们不是设计汽车么，这都什么啊，不是活脱脱的一辆坦克嘛！咱要的是---汽车！

呵呵，开了一个玩笑啊，请大家见谅。言归正传，设计一辆安全的汽车，不能靠重量取胜，虽然有不少河友认为重量才是王道，但是在设计中，设计师们为了减少每一公斤重量而努力奋斗啊！重量意味着什么：价格，油耗，排放。。。

车的重量上去了，意味着对底盘，悬挂等装置要求更高，制造费用直线上升，售价么，也是相应水涨船高了；更重的车，需要更大马力的发动机，油耗也就上去了，现在油价已经是126美元/桶了；油耗上升，则排放更多的CO2，要满足日益严格的排放法规，变成了不可能完成的任务，那么就要多交税了。总而言之，车更重，意味着消费者兜里的银子哗哗的往外流啊。未来十年里，轿车希望能够达到百公里耗油3升的水平，除了挖掘发动机的潜力，减轻车身重量也是十分重要的。

汽车安全，分为主动安全和被动安全。主动安全的目的是减少事故发生，托计算机技术，电子技术，传感器技术的福，现代汽车在主动安全技术上的进步是显著的，比如ABS，可以保证汽车在全力制动时还具有可操控性；雷达自动避撞系统，可以在干涉驾驶员的操纵，通过自动减速等手段来避免事故；ESP系统可以帮助我们在高速行驶时稳定转弯。。。通过这一系列的技术手段，我们尽最大可能减少交通事故的发生率。

而被动安全，则分为对乘员和对行人的被动安全，对乘员不言而明，咱们这个帖子就是在叨叨这个事么。对行人安全，则是最近这些年提出来的，要在汽车和行人不幸相撞时尽量保护行人。我们接下来主要谈的还是乘员安全。

汽车结构按照传统标准来划分，可分为前车身，载员室，后车身三部分，当然，这些年来，随着汽车制造技术的进步，这个划分已经不太准确了，但是这样的划分比较符合我们日常的习惯。对碰撞而言，前车身主要针对正面碰撞，需要它来吸收主要的碰撞能量；载员室则需要保证静态和动态的结构强度，在碰撞后变形，方便乘员逃生和拯救伤员；后车身则主要吸收尾部撞击能量，以及保证油箱的安全。

在正面碰撞中车身结构力的传递示意图：

前车身最重要的部件是纵梁，再加上横梁，发动机什么的都安装在这个框架上（轿车多采用发动机前置的布局），最理想的情况是通过纵梁的弹性，可矫正及不可矫正塑性变形吸收掉绝大部分甚至全部的撞击能量，从而保护载员室。所以对于纵梁来说，硬，不是它的目的，过硬的话，会把撞击能量原封不动的传递给载员室，那就是大灾难了。我们需要纵梁在变形中形成尽可能多的连续褶皱，这样可以多吸收能量，同时还要避免一次性纵向变形，所以，我们需要它在许可范围内尽可能软一些。

下面这张图就是纵梁的内部结构，这样的结构可以保证在碰撞时形成连续褶皱变形

载员室可以看作一个由A柱，B柱，C柱，车门，天花板，地板，前墙（仪表盘那个地方），后墙（后排座椅靠背以后）构成的正方体盒子，我们希望这个“盒子”在撞击过程中有足够的刚度和扭转强度，从而保证这个“盒子”保持形状，不至于塌陷，否则，载员室变形会导致内部的各种部件触及到乘员，从而造成异物损伤。同时，这个“盒子”还要吸收通过前车身传递过来的未吸收撞击能量。

后车身在行李舱这个位置，要求和前车身一样，需要它尽可能吸收尾部撞击的能量，最理想情况是，载员室把由前车身传递来的能量一点不差的传递给后车身，自己一点不吸收，而由后车身全部吸收，在撞击中就形成，前后车身变形，而载员室完好无损的格局，不过目前的技术还做不到这一点。因为油箱通常布置在车体后部，那么在油箱这个位置，要求它周围的部件刚度高，变形小，来保证油箱的安全。在严重车祸中，油箱由于撞击爆炸或由于燃料泄漏造成的起火爆炸是重要杀手。

前面罗罗嗦嗦说了这么多，那么我们用那些技术手段来实现这些要求呢。唉，这个说来话就更长了，以后有机会的话要单独开帖子来讲，现在我们就说说对车身材料的要求吧。

我们要设计一辆既轻又“坚固”的汽车，有哪些材料可供选择呢？

钢，兄弟，这个也太土了吧，地球人都知道汽车是钢的，不是说“铁包肉”么。嗯，那好，再说说别的，铝合金？ 呵呵，对了，铝的密度约是铁的三分之一，达到同样的强度要求，铝合金付出的重量代价小的多，还有一个更有潜力的材料就是镁，镁的密度比铝还要小一些，镁合金是更好的选择。这两种金属材料中，对镁合金更重视些，毕竟它最轻嘛，现在的一些概念车都不约而同地选择了镁合金作为车身材料。

钛合金，这个做车身太有优势了，强度高，韧性好，耐腐蚀，而且能量吸收能力超强，不过，它的价格也是超贵，如果全用钛合金的话，大家对这样的车也只能望而兴叹了。很重要的一点是，钛在地球上的储量并不多，而铝和镁，则丰富多了。铝是地球上含量最多的金属，比铁还多，来源不成问题。不过铝合金，镁合金的价格贵，现在还没有更大规模的应用，希望金属冶炼工艺上有所突破，这样轻金属合金在汽车领域的应用会更加广泛。

还有一位种子选手是复合材料，特别是碳纤维增强复合材料，是汽车车身的理想材料：一次成型方便，可以按照车身受力分布来排列纤维从而达到最理想强度，比金属材料更轻，价格降低的潜力更大，对碰撞而言，可以通过主要受力方向上的纤维不连续排布，来达到结构分段变形，从而更好的吸收能量/能量分布。但是它的缺点也很明显，就是材料性能与纤维排布方向高度一致；损伤容忍性很差，就是说，车身上很小的损伤，也会极大地降低车身的强度，我们不能简单的加以修复，需要更换整个部件甚至整个车身,如果车身是整体一次成型的话。

针对各种材料的特性，我们在考虑成本因素的条件下，尽可能的把这些优点综合起来，针对各个部件的要求，正确的选用材料，是提高汽车被动安全性能的重要手段。同时，在材料工艺上也作了许多改进，比如在金属薄板上喷涂塑料母材，再埋入纤维。这样既减轻了重量，增加了板材强度，又提高了复合材料的损伤容忍，在车身装配工艺上的改进也避免了复合材料的一些缺点，比如复合材料上的各种安装孔必须是预制的，否则在复合材料已经成型以后再去打孔是不行的。现在我们可以先在金属基层上安装好，最后再像喷漆那样，最后再喷涂复合材料层，再埋布纤维。

为了实现安全驾驶和乘员安全，工程师们殚精竭虑，想了许许多多的办法，今天谈的这些只是非常非常少的一点。只是想和大家说，碰撞安全，重量并不是王道。

对于碰撞测试，第一个问题就是，什么是碰撞？

在这里，我们大家在中学里学到的物理学知识起作用了，让我们一起来温习一下吧。两个物体互相接触过程中，造成能量与动量的改变与转换，称为碰撞。在碰撞过程中，最初的接触点叫做接触点/碰撞点．经过接触点，垂直于两个物体之间的切面，就是碰撞线。按照碰撞点和线的位置，碰撞可以分成对心碰撞与偏心碰撞：假设两个物体的质心都在碰撞线上，则称为对心碰撞；其他的冲击都称为偏心碰撞。按照碰撞中的能量与动量关系，又分为弹性碰撞和非弹性碰撞：弹性碰撞动能与动量都守恒，非弹性碰撞动量守恒，动能不守恒。

 弹性碰撞是碰撞前后整个系统的动能不变的碰撞。弹性碰撞的必要条件是动能没有转成其他形式的能量

 非弹性碰撞是碰撞后整个系统的部分动能转换成至少其中一碰撞物的内能，使整个系统的动能无法守恒。在宏观物体的碰撞中，部分动能将转换成原子振动的能量，造成热的效应。

汽车碰撞测试可以粗略的归为非弹性碰撞这一大类。对封闭系统而言，动量总会保持恒定，但是，呜呜，现实中，这个系统并不是封闭的，那么，动能与动量都不会守恒，情况复杂起来了。

更加复杂的情况还在后面呢。在中学的物理考试中，常常出题为两个球碰撞，等等，好像从来都是什么球碰撞，或者子弹打如球中，子弹作为质点来看，为什么呢？因为球体碰撞中，可以视为是点接触，对受力分析来说，是极大的简化，如果是线甚至是面接触呢，“有限元，快点出来就救我吧”，在实际的碰撞中，点，线，面的接触是同时存在的。加上前车身，地板，车顶对力的传递，情况相当的复杂，碰撞模拟需要超大型计算机来日夜不停的运算。

在这类题目中，我们还会发现，小球都被视为刚体，呵呵，好像物理概念越来越多了么，理想的刚体是一个固体的，尺寸值有限的，形变情况可以被忽略的物体。可是，实际上，任何物体都会有弹性和塑性，以及到达材料学上破坏临界点的形变。比如汽车在碰撞过程的初始阶段，保险杠什么的都可以视为弹性形变，再往后，呵呵，说来就话长了，就此打住吧。我们只需要知道，所有变形件都吸收了碰撞的能量，从而保护了我们的身体，而没有被车吸收的能量。。。只能我们自己吸收了，呜呜，我不是汽车人，我不需要能量块。

。。。。。。

说了这么多，归根结底就是真实情况下的碰撞非常之复杂，包括在NCAP试验中，同一款车型在前后几次碰撞测试中有1颗星的上下波动也被视为允许的偏差范围内的。对于碰撞测试结果，1cat河友的就非常好。大家可以参看。

现在，我们已经有了充足的物理学理论知识，来对豹2坦克的碰撞测试进行一番评估了。先申明，我不知道豹2坦克是否做过类似的碰撞测试，不过在第二次世界大战中，苏联军队进行过很多次坦克撞击，呵呵，猜想啊，德国军队也吃了一些苦头，豹2研制的年代正是冷战期间，德国人说不定为了预防在将来的战争中再次吃亏，也进行了碰撞测试哦！分析结果如有雷同，纯属巧合哦

豹2坦克全重约55吨，加上１个驾驶员，重１００公斤（德国人比较重嘛），在碰撞测试中，假定碰撞试验墙的变形可以忽略不计，那么，坦克以64km/h的时速撞上这堵墙，动能会全部会回传到自己身上（呵呵，以彼之道，还施彼身，慕容复也是学过物理的哦），坦克在碰撞之后速度为０，和外界没有能量交换，坦克在此过程中，内部动能的损耗为零，乘员完全没有避震措施，那么简单推算之后，坦克和乘员每公斤质量需要吸收158焦耳的能量，即乘员吸收１５８０焦耳的能量，整个能量过程为0.１秒，则人所承受的加速度为178米／秒平方，也就是说，人体承受的过载为18ｇ，注意，这是瞬时过载，不是持续过载，18g是在人体承受范围内的，理论上不会致死。再考虑到能量的损失，人体吸收的能量还会小一些。

正面偏置碰撞过程中，前车身受力示意简图

这个推算非常非常的粗糙，只是抛砖引玉了。

不过，坦克在碰撞测试中有两点不利因素：

1. 坦克比较“硬”，车体变形而吸收的能量较少，会有相对多的能量传递到乘员身体上

2. 坦克内部的布置有较多部件，特别是在车长和炮长所在战斗室内，在碰撞中如果有些部件撞到乘员身上会造成伤害。而在事故统计中，车内物体对乘员的伤害占了相当大的比例。

我的看法是，如果被人都开轿车，只有我开坦克，那么我是马路霸王，马路杀手，哼哼，我最横了！可是，一旦人人开坦克，大家都想，现在我已经从“铁包肉”升级为“装甲包肉”，有恃无恐，那就是一场灾难了。行驶安全，要从避免交通事故开始。

碰撞试验的数据对安全的参考，是科学和可接受的

但碰撞试验的设置和进行，与车辆安全性的表现，直接挂钩或表述，是不妥当的

这个说法的立足点反过来说就是这样的：碰撞测试描述的安全情况是有用的，但车辆的安全性能，不是碰撞测试能说明的，即前者不是后者唯一和根本的解释；至于评价车辆安全性（认知），碰撞测试的结果与安全性的统一，也是没有足够说服力的

其实车厂和保险公司都有数据能够显示安全性的最根本阐释：车型事故死亡率

这个数据的可靠性是基于驾驶者无过错基础上的，无论是桥断了掉河里，喝醉了撞树上，躲避来车翻下山，这样的因素统统不管，只管的是这款车出事后死人的比率，要比碰撞测试来得扎实。这样才是安全性的根本出发点，逍客是得了5星，但是实际上要跑个两三年，你才能知道这款车安全性实际上到底怎样

已经看到有河友在质疑ADAC，说它是个“政府组织”，看来还是有必要介绍一下ADAC，不然大家说，你写了这么多，我们还不知道推出NCAP标准的这个组织是什么呢，陆风和华晨尊驰都在这里栽了跟头，坏了名声，不会是什么反华机构吧？

ADAC的全名是Allgemeine Deutsche Automobil-Club，是德国最大的交通俱乐部，是机动车爱好者们自己成立的协会，有点消费者协会的功能。ADAC的前身是1903年5月24日在斯图加特成立的Deutsche Motorradfahrer-Vereinigung（德国摩托车驾驶员协会），呵呵，1903年呢，那个时候大概有个摩托车就很拉风了吧，1911年更名为ADAC，看来他们是与时俱进啊，1911年的时候已经意识到要把汽车兄弟们拉进来了。

在纳粹时期，所有的汽车俱乐部都被纳粹党归到Der Deutsche Automobil-Club e.V（DDAC）旗下，不过当时纳粹还是很有理想的哦，要造人民汽车，要让每个德国家庭都有轿车，著名的大众汽车，VW，就是那个时代的产物，波舍尔博士（Dr.Ferdinand Porsche）就奉希特勒的命令建立了大众汽车，呵呵，可能有人要说了，这个老大不是造坦克的么，什么虎王坦克就是他牵头设计的，是啊，这位“宝石捷博士”正是大众和宝石捷的创始人，到今天，宝石捷还有大众很多股份。

话说起来就长了，回到我们的主题。

战后，1946年ADAC在拜仁周恢复了，今天，ADAC的会员包括汽车，摩托车，游艇，飞机驾驶员。

1972年，德国的交通事故达到了历史最高潮，一年里差不多2万人！！！死于交通事故，德国一共才8000万人啊。是啊，当时德国经济繁荣，汽车普及到了家庭，而且由于冷战的关系，为了战时便于军队机动，德国的高速公路极其发达，而且不限速路段很多，是飙车一族的乐园。

1974年，石油危机爆发了，ADAC提出了100公里最高时速的理念，呵呵，省油又安全！不过被人讥讽为“高速公路上的蠕动”。

今天，ADAC已经广泛的渗入了德国社会生活，在公共政策领域，如交通法规，公路限速政策的倡导，尾气排放，都发挥很大的影响力。

当然，ADAC也要经费来维持运转，它出版城市地图，道路交通图(赚钱啊！！)，所有成员也要缴纳会费，全年会费收入差过10亿欧元。

在交通安全领域，ADAC更是不遗余力的推广安全驾驶的理念，在全德国有大约60个培训站，为广大会员提供安全驾驶的培训。通过开展汽车碰撞测试，迫使广大厂商提高汽车安全性能的设计，广大消费者也通过这些宣传，认识到汽车安全性能的重要性，改变了消费行为。

在今天，德国全国交通致死人数已经下降到不足5000人/年，只有高峰时期的四分之一，我们可以说，ADAC在这里发挥了极大的作用，推出的一系列汽车碰撞测试标准为保护汽车驾驶员和乘员安全也起到十分积极的作用，作为一个民间俱乐部，ADAC功劳是不可磨灭。

虽然德国人民在1972年以后没有开着豹2坦克出门呵呵，豹2就是在那个时候推出的，是不是有些巧合呢，莫非德国军方当年也想在民用领域大捞一笔？，但是，今天的驾驶更加安全了，交通事故中的存活率也更高，通过碰撞测试，研发，推广了许多行之有效的安全措施，安全设计，都是立下了悍马功劳。不对，是汗马功劳，虽然没有开坦克上街，我们也还没有开着轻型装甲车上街吧

同样compact size的两车,A车得分100,B车得分50,路上同样速度撞上个18轮,哪个车乘客更可能活下来?同样速度撞个mid size的车,结论会变化吗?AB车对撞呢?

要使真理变成谬误很简单---将它引伸一步.不知道为什么大家都很喜欢这么干.

自己写原创，才体会到艰难，这个不下于写一篇报告啊。以前看河里的大牛的帖子，总嫌更新太慢，现在才知道，呵呵，牛人不容易啊！

向河里的大牛，小牛，牛牛们致敬！

已经有朋友们说在星星没用了，那么为什么会产生NCAP这样一个测试标准的呢。

NCAP中64km/h，40%偏置碰撞模拟的是两辆同型车各以55km/h正面碰撞的结果，但是最后的得分是根据假人身上受力，车门，A柱变形程度等等来给出的，所以在不同的车之间比较分数，还是有意义的。但是我们不能说一辆得分低的大车和一辆得分高的小车之间发生碰撞，小车就一定好，或者小车就一定吃亏，这个不能简单的用分数来对比。

因为在质量大的车和质量小的车之间发生碰撞，小车在能量传递中总是吃亏的，那么要看这些多余的能量是否能够被小车的安全设计所完全吸收，如果能够，那么这个小车还是安全的。但是这些数据，只能是汽车厂里自己的碰撞测试墙上来得出了，通过碰撞测试墙上的传感器，我们可以得到碰撞瞬间力的传递关系，结合事后对部件变形程度的分析，以及车和假人的传感器的数据，我们可以对车的设计进行相当程度的定量定性分析，另外，现在对于汽车碰撞也是可以模拟的，当然，模拟离不开试验，但是它可以对试验提供指导，试验的结果反过来也为模型的改进提供资料。

言归正转，那么为什么NCAP会有这样一个40%偏置碰撞和侧碰的试验呢？

因为通过对道路事故的数据分析，我们发现，车与车之间的正面碰撞所占比例并不高，正面碰撞大多发生在车与障碍物之间，比如树，记得那年辽足张玉宁，曲乐恒的车就是撞到了树上，还有高速公路隔离带，柱子什么的。在这样正面碰撞中，碰撞位置在驾驶员位置，即左侧（呵呵，一般都是左驾嘛）的概率是50%。

正面碰撞的概率：

右偏置，即乘员位置：25%

左偏置，即驾驶员位置：50%

中心正碰：25%

车与车之间的碰撞，最常发生的是在市区道路中的转弯车与直行车的碰撞，但是这样的碰撞速度相对较低，所以NCAP的侧碰试验是50km/h。在侧碰时，最危险的是驾驶员位置,因为在欧洲，车内只有一名乘员的时候居多，所以NCAP的侧碰位置也是驾驶员侧了。

根据道路事故数据分析，车与车之间的迎面高速正碰是相当的少的，在与障碍物的碰撞中，得分高的小车，微型车还是相当的安全。

当然了，最安全的还是开辆擎天柱一样的集卡，呵呵，挺威风的呢，不过在城里开就有问题了，高速公路上交的银子也多了，要不还是一辆大黄蜂算了。