一 安全开发的第一层次——面向NCAP开发一款高星级车

汽车被动安全性能按照技术层面可以分为车辆结构的耐撞性和约束系统在碰撞过程中对乘员的保护等方面。其中车辆结构的耐撞性是基础，但约束系统也同样重要，通过车辆结构与约束系统的紧密配合，可以有效降低交通事故中碰撞对乘员的伤害或避免伤亡事故。约束系统的匹配与车辆结构的耐撞性能关系密切，如果车辆结构耐撞性能好，技术简单、成本较低的约束系统就能对乘员起到良好的保护作用；如果车辆结构耐撞性能差，非常先进和昂贵的约束系统也可能无法实现对乘员的有效保护。因此，如何在车辆开发过程中确保车辆具备良好的耐撞性能已成为汽车安全性能开发极为重要的基础和衡量指标。

（一）如何高效、高精度地进行车辆结构耐撞性的开发

1.车辆结构耐撞性开发效率的提升

尽管车辆耐撞性的开发随着碰撞安全法规的不断升级以及NCAP要求的不断提高变得越来越复杂，同时现代汽车平台化的设计思想进一步增加了碰撞安全性能设计的复杂度，但是CAE仿真技术的发展成熟及在汽车开发过程中的广泛应用，使得设计出具有良好耐撞性能的车辆成为可能。目前，几乎所有的汽车生产企业都利用计算机仿真技术来指导碰撞安全的设计，仿真结果也成为某些开发时间节点的必要交付物，“CAE驱动设计”已成为行业共识。

从车型开发前期的可行性分析一直到开发后期试验问题的解决，CAE仿真几乎贯穿整个开发过程的各个阶段。在某些开发阶段，除了工程师的经验和知识，CAE模拟甚至是唯一可以利用的工具。因此，如何提高CAE模拟的工作效率以及CAE模拟的仿真精度，是急需解决的关键性问题。

对于一个汽车企业来说，基于数据库的模块化建模方法是提高仿真分析效率的重要手段之一。目前所有的国际主流汽车生产企业都构建了完整的碰撞安全模型数据库。由于现代汽车的设计都是基于平台的设计，并且会考虑各个子系统在同一平台甚至不同平台之间的通用性，碰撞模型也充分考虑了这种通用性，采用模块化建模方法来建模。

目前碰撞安全模型模块化建模方法大致可分为两类。一类是直接利用求解器软件的include关键字，辅助一些模型组装的脚本程序来实现。该方法建模直接明了，但存在一些难以克服的缺点，如不是每个模块都是独立和完备的，有些模块所引用的内容却定义在别的模块里；不同模块之间的联接在组装模型时没有系统的方法去检查是否联接上；当两个模块之间涉及点焊联接时，只能等组装模型后导入焊点文件进行焊接操作；当模型库里的模块越来越多后，模型库的架构不清晰且难于维护等。另一类是企业根据自己的建模规范，定义了一系列子系统模型之间的联接规则，通过编写专用的建模软件来实现模块化建模和模型组装。该方法可以克服第一种方法的缺点，但是市场上尚无成熟的可支持的商业化软件，所以目前基本都是一些企业内部自己编写软件、自己使用。自己编程的最大优点在于模型装配程序会在模型装配过程中计算每一个模型的联接点和其他联接信息，并在装配过程中检查有没有正确联接。而不是像使用include关键字来实现的子模型，模型装配过程中很难检查模块之间的联接正确与否，只能在后期的结果分析和数据处理过程中去发现有没有联接错误，这样有可能造成不必要的人力和计算资源的浪费。

汽车企业根据自身平台开发特点，针对一系列车型平台甚至考虑不同平台之间的通用性，形成完整的具有系列化、标准化和组合化特征的碰撞安全仿真模型数据库。这将使得对汽车安全性能的模拟和开发不再局限于特定的车辆和碰撞工况，企业可以通过装配软件来实现所有可能配置车辆的碰撞安全性能分析。同时，仿真模型数据库可以记录整个开发流程中重要的历史信息，保证工程师随时可以回溯项目开发的任何节点的数据和模型更新的重要信息，如错误纠正、新技术应用等。在仿真分析的环境中，还可以实现更多可能的装配组合和更加灵活的子模型划分，这对新车型的开发也具有重大意义。在概念设计阶段和前期可行性验证阶段，可以根据项目定义，从模型库中获取相应模块，通过适当更改，快速装配出具有参考价值的模型进行具体分析研究。

2.结构耐撞性仿真准确性的保证

车身结构耐撞性分析精度要求的日益提高，对相应车用材料在力学性能方