“汽车安全”一直都排在所有参数指标的首要位置,模温机主、被动安全构筑了汽车安全的防护系统。其设计唯一宗旨,就是尽全力保护车内乘员的生命安全。在被动安全结构中,国内外都有较为全面的测试标准,譬如针对前碰的100%正面、40%偏置以及25%小角度碰撞测试标准;针对侧面的碰撞以及柱碰撞测试;也有更为严苛的车顶静压实验等等。在这些测试中,最难设计、也是挑战性最强的就是压顶实验。虽然压顶、翻滚等事故概率远低于其他碰撞环境,但各家车企也都会尽力把整车结构设计的更强,而压顶也能更好的考验全车材料强度以及结构合理性;在8月16日,广汽传祺在全网直播“超标”挑战27吨重载货车压顶GS8实验。其测试难度“很大”;测试过程“很快”;测试结果“很好”。
【标准压顶实验是什么?】
在介绍GS8“非标准”压顶实验之前,我们先来看看标准的乘用车顶部抗压强度测试是怎样的。(注意条件黄色部分标注)
将车辆固定在刚性水平面上,车窗车门全部关闭并拆除所有非结构件零件。
按照下图形成压力测试表面,压力测试面侧视5°、正视25°。
向车顶边缘施加压力,下压力为车辆整备质量的1.5倍;但不超过22240牛。
下压加载速度13毫米/秒,直至载荷大小达到22240牛,整车试验应在120秒内完成。
【GS8测试环境与方式】官方提供数据
测试车辆:全新第二代GS8
车内乘员:3位1.75米仿生假人乘客
侧压货车:8.145米标准货车
货车重量:13.5吨自重、13.5吨冶金煤,共计27吨
货车行驶速度:3-5km/h
【此次测试挑战难度有多大?】
标准测试条件中,笔者标注的黄色部分是挑战难度最大的地方。第一:标准测试是将车辆进行“刚性固定”,而此次测试GS8环境是“软性固定”,前者测试仅仅针对车身结构;而后者整车承受负载(车身刚性+悬挂结构+轮胎);第二:标准测试中,车辆压顶力量设定在整车质量整备的1.5倍,而此次测试的压顶重量总计27吨,远远超过1.5倍的测试值。第三:标准测试中是“静态压顶”测试,其位置是固定可控。此次测试是“动态压顶”,车辆已3-5公里向前行进,然后倾倒在测试车上。其动态带来更不确定性。也更贴近生活中的事故场景。第四:标准测试中规定且可控制固定了“下压速度”以及“停留时间”,此次实验在动态下压过程中虽然无法准确计算下压速度,但至少肯定的是,下压速度≥13毫米/秒;而且下压后的停留时间也≥120秒。从技术层面,笔者认为广汽GS8的这次测试还是具有一定挑战性和不确定性的。
【测试结果-直观+官方数据】
实际测试过程很快,如果现场没有慢镜头回放,会误认为“逗你玩儿”的意思。测试结果很不错,先罗列数据。
车身及ABCD柱变形情况:ABCD柱均无断裂,未发生较大形变,车身边框最大变形量为x轴向最大8.8mm,y轴向最大25.9mm,z轴向最大55.9mm
车门开启情况:车门正常开启
假人受损情况:3位假人完好,无受损
车辆可正常行驶
悬架可正常回弹
结果解读:虽然结论看似字数不多,但其中字字值千金。首先车门正常开启,说明在试验后,整车白车身并没有大范围变形,尤其是左后车门的车顶位置,该位置是全车测试中最容易出现问题的地方。其次,车内三个假人状态完好,说明车内变形量也非常小,在该测试条件下,能够保护车内乘员安全;最后,也是让人惊讶的结果,就是悬架可正常回弹,而且可以正常行驶。这个测试结果与白车身结构并无太大关系,说明前后悬挂结构,底盘结构刚度、强度足以支撑下压力。而且对于“偏侧”的压力,对整车考验也是更强的。
【谁顶住了这次的压力?】
这次GS8的“超标”且“动态”的压顶测试,考验的就是结构和材料的设计功底。全面的车身结构配合高强度钢板以及更合理的分布方式,才能顶住这次的压力。车身结构和材料是车辆设计“最简单”也是“最困难”的部分;简单在于车身和平台发展数十年历史,有很多成熟案例可以参考和设计;而难点恰恰就是因为太成熟了,要技术突破、设计突破就成为困难点。在轻量化和平台化时代,车辆保证安全是基础,在此之上,还要轻量化和扩展性,轻量化面对的难点就是更合理的车身结构。
从官方公布的白车身结构图中可以看出,GS8采用“五环”笼状乘员舱设计,组成前门环;后门环;A柱环笼;B柱环笼;C柱环笼。分别应对前碰撞、侧碰撞、以及压顶实验。另外,在钢材的使用上,高强度钢占比达到62.7%,其中热成型/超高强钢比例达到20.6%。热成型钢(拉伸强度1500兆帕)一般会使用在A/B柱 以及门槛梁和过梁上。
【“强度”和“减重”我都要】
车身强度和重量一直都是相互博弈,通常车身安全除了结构以外,需要更强、更厚、面积更大的钢板,那么在重量上自然就是增加的。如何鱼肉熊掌都兼得?那就要靠“高科技”材料来实现,对赛车、F1甚至自行车运动中,常常会用到碳纤等材料,碳纤+凯夫拉布交织而成的材料,可以兼顾强度超高和重量超轻的目的。此次,在官方公布的资料中,笔者发现一个设计细节。全新第二代GS8在B柱腔体内填充了一段32公分的复合材料增强件。当然,笔者仅从公布资料来看,并不知晓具体复合了什么材料,强度是多少。这些数据只能拿到实车,切开B柱测试才能得知。不过从此次测试结果来看,该材料也起到至关重要的作用。在压顶试验中,B柱起到支撑和承重墙的作用,其大部分下压力,由A柱和B柱“顶着”,B柱如果不够强,车顶直接会出现大面积塌陷。
总结:外行看热闹,内行看门道。GS8超标测试在外行人看来,就是“压一下没变化有什么难的;这就完啦”等观点;而内行人来看,每一次“超标”的测试,都是对新技术、新设计的挑战;也是推动更高标准,更安全的车做努力。对笔者来说,GS8的压顶测试很挑战,结果很成功。这次测试不仅仅代表GS8的被动安全性,而在GPMA架构下的其他车型,都会有着不错的安全基础。笔者也期待,能拿到测试后的GS8,进行进一步的拆解和测试。可以给大家带来更详细的技术解读。