2021 C-NCAP研究中的新工况设计影响分析

沈海东　董瑞强　孙金霞

目前2021版C-NCAP正在如火如荼的研究中，相比與2018版C-NCAP，新版本中对车辆结构要求做出了较大改变，最主要的是引入了模拟两车对撞的50kph 50%重叠MPDB工况和采用a-PTL腿型的行人保护工况，这些全新的工况势必会对整车的安全设计带来重大影响。对此，泛亚安全团队从2021版C-NCAP研究启动开始，就紧跟C-NCAP管理中心要求，积极开展了C-NCAP研究内容的各种影响评估，本文将对MPDB乘员保护工况和应用a-PTL腿型的行人保护工况两部分内容的部分研究成果进行总结分享。

MPDB工况碰撞能量的变化对相容性评价的影响

为了应对MPDB工况碰撞形式、障碍壁刚度、以及评分规则等的变化，选取了我公司较为典型的分布于三个不同平台的八款车型进行了相应的CAE分析，其碰撞能量与ODB工况的对比变化统计在下表1中。结果显示质量较重的车辆障碍壁变形量更容易超标（EuroNCAP对应标准要求<630mm），并且MPDB障碍壁所吸收的能量几乎是ODB障碍壁吸能的2倍。

为了便于理解表1中数据的影响，我们可以做个简单的能量假设计算，比如有一辆试验质量为1500kg的车辆，在ODB中总的碰撞能量约为：

根据表1中的障碍壁吸能占比数据，对于本试验车辆可先假定障碍壁吸能约占总能量的23%，那么车辆本身所需吸收的最大能量约为剩余的77%，计算可得车辆吸能：

对应的，在MPDB中它的总碰撞能量为：

同理，根据表1也可假设MPDB障碍壁吸能约为总能量的43%，则车辆自身需要吸收的最大能量为：

比较上述计算结果，MPDB工况中车辆所需吸能反而比ODB要少很多，换句话说，MPDB工况下的车辆安全结构可以不需要像ODB工况那样需设计去吸收较多的碰撞能量，也即，被撞车辆的结构设计应该可以做适当减弱。因此对MPDB工况来说，研究如何减小相容性评价的扣分反而成了未来车辆设计的重点。

MPDB工况对车辆自身的影响

根据上述CAE分析结果，我们选取相容性评分最恶劣车型H进行车辆自身影响的进一步研究，首先从图1整车加速度波形对比上可明显看出，MPDB工况波形回弹时刻大大提前，基本80ms即完成整个吸能过程，而ODB大约需要120ms;其次MPDB工况下整车加速度上升较快，前期（40ms之前）加速度明显高于ODB，这也从另一方面反映了MPDB的障碍壁整体刚度要比ODB有所增大，未来需要针对MPDB工况研究约束系统提前介入的可能;另外，MPDB加速度峰值也比ODB工况小约9个G，总体上由MPDB有效加速度带来的对乘员伤害的影响会比ODB更小。

对于车辆自身的侵入量，也是MPDB工况明显好于ODB 工况，见图2，不仅MPDB得侵入量最大值大大降低，而且前舱侵入对乘员的影响范围也大大缩小，这将更有利于车内乘员的保护。

MPDB工况的试验验证

针对最恶劣车型H，我们又进一步进行了实车的验证试验，对相容性评价而言，试验结果各评价指标都要好于CAE分析结果，CAE分析中障碍壁有击穿现象，但试验中并没有出现，具体参见下表2。

将试验得到的整车加速度和速度波形与CAE分析结果进行了对比分析，见下图3。总体上试验结果与CAE波形曲线比较吻合，对于试验中期和后期的加速度波形偏差，或许可能与障壁CAE模型采用删除单元的失效方法建模有一定关系，且CAE模型中三部分不同蜂窝铝之间的胶水模拟也与实际有一定差别，但初步判断这并不影响障碍壁CAE模型应用于后续的整车MPDB工况耐撞性设计中。