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。