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简述非典型碎裂前风挡玻璃对行人保护的影响

2022-04-22 09:06:58来源：上汽安全与CAE技术

前风挡玻璃是汽车必不可少的组成部件，具有良好的光学性能和力学性能，能在一定程度上起到保障乘员的驾驶和乘坐安全，同时也是行人保护的关键零件之一。

在NCAP行人保护测试中，姿态较低或者前悬较低的车型，测试点会落在前风挡玻璃上。规程中对距离“风挡玻璃安装框架超过165mm”且“沿头型试验速度矢量方向测量风挡玻璃底部100mm以内没有其他结构”的点可以被认定为默认绿色

[1]

，该点行人头部的伤害值HIC理论上小于650，即可以得到满分成绩。

图1风挡玻璃边缘测量

[1]

通常情况下我们会认为该区域是安全区域，不需要进行测试。但是，近年来的试验发现“安全区域”现在并不是想象中那么安全！这些区域试验结果可能是黄色、橙色、棕色、甚至是最危险的红色状态。

图2 某车型色块图

这种异常现象已经被越来越多的认证机构及整车厂发现，其中欧洲最新发布的ECE R127.03中将前风挡玻璃纳入测试区域，同时对这种前风挡玻璃的非典型碎裂现象进行了定义：头型冲击器撞击前风窗玻璃试验过程中，前风窗玻璃的完整性保持1 ms以上不碎裂；或时间加速度曲线中有大于500 m/s2的非典型长波峰且持续时间超过3 ms的波峰

[2]

，如图3所示。

图3

如图4所示，行人头型撞击前风挡玻璃后加速度迅速增大，非典型碎裂的玻璃表现良好的弹性，在1.6ms加速度达到最大值， 5.0ms风挡玻璃下侧非撞击位置开始碎裂并迅速整体碎裂，最终碎裂形式为“雪花状”，与以往玻璃的“蛛网状”碎裂形式不同。

图4 某车型某位置撞击时刻

玻璃变形及曲线

在研究过程中我们发现前风挡玻璃的成型工艺、玻璃厚度、退火时间长短等都会影响行人保护性能。

前风挡玻璃的成型工艺主要有两种，一种是重力成型工艺，一种是压制成型工艺。重力成型工艺，顾名思义就是依靠自身重力成型的一种工艺，将平板玻璃放在成型模具上加热到软化点温度以上，玻璃在自重力作用下贴合模具即可成型。压制成型工艺，是指平板玻璃加热到软化状态,依靠模具压制成型。这种工艺制作的前风挡玻璃生产效率高、合格率高、制造精度高，同时一副模具可以长周期进行生产，而且能够满足HUD及相关性能的要求，压制成型工艺得到各大主机厂青睐。但是在相同厚度前提下，压制工艺的前风挡玻璃较重力成型工艺的玻璃行人保护实验结果差，主要原因是前风挡玻璃退火不充分导致玻璃局部半钢化的现象。所以，退火时间越长，前风挡玻璃的行人保护性能越好，如图6所示。

图5 制造工艺关系曲线

图6 退火时间关系曲线

前风挡玻璃通常是3层结构，包括上下两层玻璃以及中间的PVB模，通常情况下前风挡玻璃的厚度在前风挡玻璃通常是3层结构，包括上下两层玻璃以及中间的PVB模，通常情况下前风挡玻璃的厚度在4.96mm（2.1mm +0.76mm+ 2.1mm）左右，某些车型也会使用单片2.3mm厚度的玻璃. 相同工艺前提下，前风挡玻璃越厚，行人保护头部伤害值HIC越大，如图8所示。

图7 前风挡玻璃三层结构示意图

图8 玻璃厚度关系曲线

随着C-NCAP及Euro NCAP行人保护头部测试区域的扩大，会有更多的行人测试点位于前风挡玻璃区域。国内外法规研究小组计划将前风挡玻璃区域纳入测试范围，同时，ECE R127.03中规定，2028年7月7日以后非典型碎裂的前风挡玻璃车辆不可以售卖。行业内急需解决前风挡玻璃非典型碎裂问题，我们也会继续进行非典型玻璃碎裂的相关研究工作。

参考文献：

[1] 中国新车评价规程第5部分行人保护评价方法，http://www.c-ncap.org/

[2] Proposal for the 03 series of amendments to UN Regulation No. 127 (Pedestrian Safety)

标签：前风挡玻璃风挡玻璃关系曲线

责任编辑：hnmd003