走进同济大学力学实验室,现场测试7座SUV车顶强度谁家强?
2018-09-18   每日汽车观察

在20吨级机器里施加拉伸力,现场你会看到钢材样本慢慢地被拉伸成细条,最后断裂。


 ▍阮锦程



今天我们走进同济大学力学实验室,是为了学习汽车碰撞安全这方面的知识。实验室的专家们会动用一台20吨级的“电子万能试验机”,对当下几辆主流7座SUV的车顶材料进行拉伸测试,以测试它们的材料强度。


问题一:SUV容易翻滾,车顶强度是关键

与轿车不一样的地方,SUV由于重心太高行驶中更容易发生翻滚事故,所以车顶材料必须强度更高,其实国家在这方面是有相应法规。

 


国家标准GB26134-2010《乘用车顶部强度》要求,在以25°角对车顶实施1.5倍车重的加载力时,车体变形量需小于127mm(成人手掌宽度)。以我们测试的其中样车Jeep大指挥官7座SUV为例,车重接近2吨,在加载3吨力时,车顶变形小于127mm就算合格。

 

Jeep大指挥官的白车身


事实上这仅是国家的标准,大部分主流品牌车厂都会高于这个标准。例如Jeep大指挥官车顶强度达到国内标准4倍,变形量仍小于127mm。我不敢肯定这是目前同级车型最高的标准,但Jeep品牌要应对越野等恶劣路面行驶,车身的强度是需要比一般车更坚固。

 

问题二:车身越硬越安全吗?不对

 


自从当年奔驰发明了汽车碰撞溃缩区后,吸能设计大大地提升了汽车碰撞安全。简单来说车身硬不是安全的唯一标准,汽车外覆盖件(车门,舱盖,侧围,尾箱盖)这些地方如果设计过硬,对车身安全不仅没有帮助,还会导致车重增加和影响到碰撞溃缩区工作。车头前面过硬还会对行人造成非常大的伤害。 

日字型防撞梁在做“静态三点弯曲”测试


汽车的溃缩区就好比人类的肌肉组织,人体肌肉可以在碰撞时提供缓冲,防止骨骼受损。汽车的溃缩区同样可以在碰撞时提供缓冲,避免乘员舱变形。

 


日字型防撞梁在做“摆锤”测试


包括Jeep大指挥官在内的SUV,对在碰撞事故中的溃缩区域和非溃缩区域有着严格的定义,根据不同功能可以分为:吸能区-溃缩区-保护区三大部分,三大部分在碰撞中的能量传递和吸收有着清晰的划分。

 

问题三:什么地方需要用到强度最高的材料?

 

吸能区-溃缩区-保护区,碰撞中能量经过前面两部分缓冲,到了保护区就是底线了,这部分理论上绝对不允许变形。

 

绿色:铝材   黄色:高强度钢    红色:热成型钢


为了达成以上目标,各大品牌开发了自己的车身安全技术,例如著名的丰田GOA,本田G-CON等等,而Jeep大指挥官则采用了一套Jeep SAFETY CAGE标准安全笼式车身理念,它的核心心理理念是车身非溃缩变形区域的强度更高,更有利高速碰撞保护。

 


大指挥官车身290Mpa-980Mpa高强度钢比例达到了76%,其中1500Mpa以上强度热成型钢达到13%。在工艺和材料上,采用高强度钢材车身+高强度车身结构胶,即1500MPa热成型钢+25MPa高抗碰撞剥离结构胶+激光焊接。

 

车门框上的点焊


例如大家知道增加焊点可以提升车身强度,所以赛车改装的其中一步就是把车拆开,对白车身人为地增加焊点。例如大指挥官有高达5300多处的焊点,焊点之外还采用长达85米超长度结构胶以及65米的HENKEL汉高高强度结构胶进行车身巩固。

 

问题四:力学实验室拉伸测试,车顶材料谁家强?

 


在同济大学力学研究中心实验室,现场专家们会动用一台20吨级的“电子万能试验机”,对当下几辆主流7座SUV的车顶材料进行拉伸测试。前面说过,车顶材料强度在SUV翻滚事故尤其重要。

 

受力拉伸变细


材料开始断裂


材料完全断裂



现场操作人员从几大主流SUV车顶上取下测试样本,在20吨级机器里施加拉伸力,现场你会看到钢材样本慢慢地被拉伸成细条,最后断裂。如果材料的强度比较高,断裂的时候会发出很大的声响。


以下为某车型测试样品视频:


 

我们在现场实测了了几款SUV的材料数据,同一种材料受力断点误差率会在10~20%之间,但基本与表格里的数据是相符合的。

 

但即使是如此,我们仍要强调,以上数据仅供参考。


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