郭丁漢（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

一、汽車座椅安全性法規(guī)

與國外相比，我國在汽車座椅安全性的研究起步較晚，于 20世紀(jì) 80年代中后期才開始對汽車被動安全性能進(jìn)行研究。相繼制定了 GB15083-1994《汽車座椅系統(tǒng)強(qiáng)度要求和實驗方法》和GB11550-1995《汽車座椅頭枕強(qiáng)度要求及實驗方法》等強(qiáng)制性法規(guī)[29]，并不斷地更新和完善，要求也更加嚴(yán)格，如原 GB15083-1994已經(jīng)修改為 GB15083-2006 ， GB11550-1995 修 改 為 GB11550-2009 ， 2013年 又 增 加 了《GB14167-2013 汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX 固定點系統(tǒng)及上拉帶固定點》。但是與國外的汽車座椅法規(guī)相比，我國的法規(guī)仍然還需要不斷的改進(jìn)和完善。 2012年低速后碰撞頸部保護(hù)試驗（鞭打試驗）被引入中國新車評價規(guī)范，2015年對鞭打試驗的評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了提升。中國新車評價規(guī)范中低速后碰撞頸部保護(hù)試驗，是將試驗車輛駕駛員側(cè)座椅及約束系統(tǒng)仿照原車結(jié)構(gòu)，固定安裝在移動滑車上，滑車以速度變化量為 15.65± 0.8 km/h 的特定加速度波形發(fā)射，模擬后碰撞過程。座椅上放置BioRID II 型假人，通過測量后碰撞過程中頸部受到的傷害情況，用以評價車輛座椅頭枕對乘員頸部的保護(hù)效果。其動態(tài)評價指標(biāo)有頸部傷害準(zhǔn)則（NIC）、上頸部載荷和扭矩以及下頸部載荷和扭矩。

二、汽車座椅安全性研究方法

我國的座椅設(shè)計以及安全性研究主要是沿襲國外的研究成果?，F(xiàn)今國際上的座椅廠主要有江森、李爾和佛吉亞等。在國內(nèi)，絕大部分的座椅廠商為合資企業(yè)，座椅的開發(fā)和設(shè)計主要依賴于國外的研發(fā)技術(shù)，缺乏自主的研發(fā)能力。目前，國內(nèi)的汽車座椅設(shè)計開發(fā)更多地依靠經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員，通過以往的成功產(chǎn)品作為基礎(chǔ)開發(fā)新的產(chǎn)品，通過試驗驗證產(chǎn)品的可行性和安全性，保持設(shè)計——試制——試驗——優(yōu)化——再試驗——再優(yōu)化的開發(fā)流程。這種模式阻礙了汽車座椅的設(shè)計和開發(fā)，增加了模具的費用和試驗的成本，具有不可重復(fù)性，大大加長產(chǎn)品開發(fā)的周期，嚴(yán)重影響座椅安全性的發(fā)展。近幾年，各大座椅廠商已經(jīng)將 CAE 技術(shù)引進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)中，利用有限元分析仿真方法在產(chǎn)品開發(fā)初期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的潛在問題，節(jié)約成本和縮短周期，雖然取得了一些顯著的成效，但是仍然難以發(fā)揮其全面的作用。

三、鞭打試驗的研究

隨著中國新車評價規(guī)范 C-NCAP 中汽車低速追尾碰撞揮鞭傷害臺車試驗法規(guī)的實施，國內(nèi)許多大學(xué)對其開展研究，如清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、湖南大學(xué)、重慶大學(xué)等。國內(nèi)的許多單位也相繼建成碰撞實驗室，如天津國家汽車技術(shù)檢測中心、清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室、湖南大學(xué)汽車碰撞實驗室、長春國家汽車技術(shù)檢測中心等。大多數(shù)的研究工作主要集中在學(xué)術(shù)研究和實車檢驗等方面，目前也開始逐步應(yīng)用于實際的設(shè)計開發(fā)和應(yīng)用中。其中，2003年湖南大學(xué)教授楊濟(jì)匡、姚劍峰等人在 H3D50-Neck-Shell假人模型的基礎(chǔ)上提出了更完善的 HBM-Neck-Solid頸部模型；清華大學(xué)碰撞實驗室不僅做了大量的理論研究，還進(jìn)行了多次實車碰撞檢測分析研究，在汽車座椅的防揮鞭傷性能方面取得了一定的成果和經(jīng)驗。這些研究對于我們研究鞭打損傷和從事此研究領(lǐng)域有重要的借鑒和指導(dǎo)作用。近年來，國內(nèi)的許多自主汽車品牌公司也開始重視鞭打試驗的評價，投入更多的資金和人力用于座椅的防揮鞭傷性能研究和開發(fā)，座椅的防揮鞭傷性能研究已開始在國內(nèi)汽車領(lǐng)域得到關(guān)注。

（一）汽車座椅安全性法則

汽車座椅作為乘員保護(hù)的直接接觸部件，一直是汽車安全性研究的重要項目之一。從 20 世紀(jì) 50年代起，國外關(guān)于汽車座椅安全性的研究就沒有停止過，至今已經(jīng)形成許多規(guī)范的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)。 1951年，日本根據(jù)《道路運輸車輛法》制定了道路運輸車輛安全標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過 40多次的修訂，至今己相當(dāng)完善。鞭打試驗中的靜態(tài)測量評價標(biāo)準(zhǔn)便包含其中。 聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會汽車法規(guī) ECE（Economic Commission of Europe）自 1958年制定以來，經(jīng)過不斷的修改和補(bǔ)充，至今已形成 89 項之多的完善體系，其中ECE-R14―關(guān)于汽車安全帶固定點的規(guī)定‖、ECE-R17―關(guān)于汽車座椅、頭枕和固定裝置的規(guī)定‖以及 ECE-R25―關(guān)于汽車座椅頭枕強(qiáng)度的規(guī)定‖對汽車座椅的安全性方面提出統(tǒng)一要求。 1966年 9月，美國頒布實施《國家交通及機(jī)動車安全法》，授權(quán)美國運輸部對乘用車等及其裝備和部件制定并實施聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS（Federal Motor Vehicle Safety Standards），如 FMVSS 202《頭枕》、FMVSS 207《座椅系統(tǒng)》、FMVSS 210《座椅安全帶總成固定點》、FMVSS 225《兒童約束系統(tǒng)固定點》均對汽車座椅的安全性做出規(guī)定。 美國高速公路保險協(xié)會 IIHS（Insurance Institute for Highway Safety）最先提出對汽車頭枕靜態(tài)評價，隨后加入低速后碰撞頸部保護(hù)試驗，用于提高汽車座椅在低速后碰中對乘員的保護(hù)性能。之后，歐洲 NCAP（New Car Assessment Program）鞭打工作室于 2002年成立。通過 6年的研究與努力，綜合 IIWPC 和 SRA使用的性能參數(shù)對汽車座椅進(jìn)行評價，將鞭打試驗于 2008年引入歐洲 Euro-NCAP 評價體系。Euro-NCAP 評價體系的鞭打試驗包括靜態(tài)評價和動態(tài)評價兩方面。2009年日本也將后碰撞頸部保護(hù)試驗正式加入 J-NCAP 評價體系[17]。這些評價準(zhǔn)則更加苛刻、更加細(xì)致，將汽車座椅的安全性研究帶入一個更高的層次，進(jìn)一步加大對乘員的保護(hù)。

（二）汽車座椅安全性研究辦法

研究初期，汽車座椅的安全性研究主要停留在試驗?zāi)M研究上，其發(fā)展比較成熟，主要劃分為靜強(qiáng)度特性試驗、臺車試驗以及整車碰撞試驗三種[18]。通過專業(yè)的設(shè)備設(shè)施，應(yīng)用不同的測量方法，確保特定的邊界條件；模擬真實工況下座椅的實際情況，最大限度地貼近現(xiàn)實工況；根據(jù)試驗的結(jié)果以及相對應(yīng)的法規(guī)和評價準(zhǔn)則對座椅的安全性做出評估。針對實驗結(jié)果，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料選擇等對汽車座椅的設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)。目前，各種各樣的汽車座椅試驗臺已經(jīng)在實際中得到廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80年代，有限元仿真分析方法開始在汽車安全領(lǐng)域得到應(yīng)用與推廣，為汽車座椅的設(shè)計開發(fā)帶來新的時代。汽車座椅的設(shè)計初期，使用有限元分析方法可以較全面真實地得到相關(guān)的結(jié)構(gòu)碰撞吸能和變形響應(yīng)關(guān)系，可以對產(chǎn)品的安全性能進(jìn)行評估，可以降低裝配和加工的誤差。有限元分析方法具有良好的可重復(fù)性，大大縮短開發(fā)的周期和成本，具有真實試驗?zāi)M無法比擬的優(yōu)勢。