汽车碰撞对不同车身结构的影响

现代汽车车身既要经受行驶中的振动，还要在碰撞时能给乘员提供安全。现代汽车车身设计成在碰撞时能够最大限度地吸收碰撞时的能量，使得对乘员的影响减小。因此，现代乘用车在碰撞时，前部和后部车身形成一个吸引能量的结构，在某种程度上碰撞容易损坏，使得车身中部形成一个相对安全区，当汽车以48km/h的速度碰撞坚固障碍物时，发动机室的长度会被压缩30%～40%，但乘员室的长度仅被压缩1%～2%。

图5-4 损伤鉴定步骤图

如第一章所述，汽车车身结构有两种基本类型：承载式车身和非承载式车身。非承载式车身遭受碰撞后，可能是车架损伤。也可能是车身损伤，或车架和车身都损伤。车架和车身都损伤可通过更换车架来实现车轮定位及主要总成定位，然而，承载式车身受碰撞后通常都会造成车身结构件的损伤。通常非承载式车身的修理只需满足形状要求，而承载式车身的修理既要满足形状要求，更要满足车轮定位及主要总成定位。所以碰撞对不同车身结构汽车的影响不同，从而造成修理工艺和方法的不同，最终造成修理费用的差距。这是汽车评估人员必须掌握的基本知识。

1.对非承载式车身结构汽车的影响

非承载式车身由车架及围在其周围的可分解的部件组成，如图5-5所示。图中车架上圈出的部位为车架刚度较小的部位，主要用来缓冲和吸收来自前端或后端的碰撞能量，车身通过橡胶件固定在车架上，橡胶件同样也能减缓从车架传至车身上的振动效应。但这里需要注意的是，遇有强烈振动时，橡胶垫上的螺栓可能会折曲，并导致车架与车身之间出现缝隙。而且，由于振动的大小和方向，车架可能遭受到损伤而车身则没有。

图5-5 车架上刚度较弱的部位

（1）车架变形的种类 车架的变形大致分为以下五种：

1）左右弯曲。如图5-6所示，从一侧来的碰撞冲击力经常会引起车架的左右弯曲或一侧弯曲。左右弯曲通常发生在汽车前部或后部，一般可通过观察钢梁的内侧及对应钢梁的外侧是否有皱曲来确定，如图5-7所示。

图5-6 各种不同的左右弯曲变形

a）由前端碰撞引起的车架前部左右弯曲

b）由后端碰撞引起的车架后部左右弯曲

c）车架中部受到的左右弯曲

此外，通过发动机盖、行李箱盖及车门的缝隙、错位等情况都能够辨别出左右弯曲变形。

2）上下弯曲。如图5-8所示，汽车碰撞产生弯曲变形后，车身外壳表面会比正常位置高或低，结构上也有前、后倾现象。上下弯曲一般由来自前方或后方的直接碰撞引起，如图5-9所示，可能发生在汽车的一侧，也可能是两侧。

图5-7 确定车架损伤的常见部位

判别上下弯曲变形可以查看翼子板与门之间的缝隙上下是否在顶部变窄，或下部变宽；也可以查看车门在撞击后是否下垂。上下弯曲变形是碰撞中最常见的一种损伤，交通事故中常见到这种受损汽车。严重的上下弯曲变形能够造成悬架钢板的弯曲变形损伤。

图5-8 车架的上下弯曲损伤

a）左前端上下弯曲 b）后尾部上下弯曲

图5-9 直接碰撞引起的上下弯曲

a）前端碰撞引起的侧钢梁上下弯曲 b）后端碰撞引起的侧钢梁上下弯曲

3）皱折与断裂损伤。如图5-10所示，汽车碰撞后车架或车上某些零部件的尺寸会与厂家提供的技术资料不相符，断裂损伤通常表现在发动机盖的前移和侧移、行李箱盖的后移和侧移。有时看上去车门与周围吻合很好，但车架已产生了皱折或断裂损伤，这是非承载式结构不同于承载式车身结构的特点之一。皱折或断裂通常发生在应力集中的部位，如图5-11所示，而且车架通常还会在对应的翼子板处造成向上变形。

4）平行四边形变形。如图5-12所示，汽车的一角受到来自前方或后方的撞击力时，其一侧车架向后或向前移动，引起车架错位，使其成为一个接近平行四边形的形状，平行四边形变形会对整个车架产生影响，而不是一侧的钢梁。从视觉

图5-10 直接碰撞引起的上下弯曲

a）左前侧的断裂损伤 b）左后侧的断裂损伤

图5-11 车架的断裂损伤

a）由前端碰撞引起的车架断裂损伤 b）由后端碰撞引起的车架断裂损伤

图5-12 引起整个车架准直的平行四边形变形

上，我们会看到发动机盖及行李箱盖错位，通常平行四边形变形还会附有许多断裂及弯曲变形损伤的组合损伤。(www.xing528.com)

5）扭曲变形。如图5-13所示，扭曲变形是车架损伤的另一种形式。当汽车在高速下撞击到与车架高度相近的障碍时就时常发生这种变形。另外，汽车尾部受侧向撞击时也时常发生这种变形。受到此损伤后，汽车的一角会比正常情况高，而相反的一侧会比正常情况低。应力集中处时常伴有皱折或断裂损伤。

图5-13 使整个车架发生扭转的扭曲变形

（2）车架产生多种变形时的修理与校正步骤 大多数碰撞损伤是以上所述损伤类型的混合，其修理与校正步骤如下：

1）解决扭曲变形。

2）解决平行四边形变形。

3）解决皱折与断裂损伤。

4）解决上下弯曲变形。

5）解决左右弯曲变形。

2.碰撞对承载式车身结构汽车的影响

（1）碰撞对承载式车身结构汽车的影响 由碰撞引起的整体式汽车的损伤可以运用图5-14所示的圆锥体形法进行分析。

图5-14 运用圆锥体形法确定碰撞对承载式结构车身的影响

承载式车身结构汽车通常被设计成能够很好地吸收碰撞时产生的能量。这样受到撞击时，汽车车身由于吸收撞击能量而产生变形，撞击能量通过车身扩散，车身结构从撞击点依次吸收撞击能量，使得撞击能量主要被车身吸收。将目测撞击点作为圆锥体的顶点，圆锥体的中心线表示碰撞力的方向，其高度和范围表示碰撞力穿过车身壳体扩散的区域。圆锥体顶点附近通常为主要的受损区域。

由于整个车身壳体由许多片薄钢板连接而成，碰撞引起的振动大部分被车身壳体吸收，如图5-15所示。

但振动波的影响被称为“二次损伤”，通常，此损伤会影响整体式车身内部零部件和造成相反一侧的车身变形损伤，如图5-16所示。

为了控制二次损伤变形并为乘员提供一个更为安全的空间，承载式车身结构的汽车在前部和后部设计了图5-17所示的碰撞应力吸收区域。在受到碰撞时，它能按照设计要求形成折曲，这样传到车身结构的振动波在传送时就被大大减小。换句话说，来自前方的碰撞应力被前部车身吸收，如图5-18所示。来自后方的碰撞应力被后部车身吸收，如图5-19所示。而来自前侧方的碰撞应力被前翼子板及前部纵梁吸收，中部的碰撞应力被边梁、立柱和车门吸收，来自后侧方的碰撞应力被后翼子板及后部纵梁吸收。

图5-15 碰撞能量沿着车身扩散

图5-16 由于惯性作用，汽车车顶向碰撞的一侧移动

（2）承载式结构车身碰撞损伤按部位分类

1）前端碰撞。汽车前端正面碰撞损伤时，汽车在碰撞事故中多为主动物。碰撞的冲击力主要取决于被评估汽车的重量、速度、碰撞范围及碰撞源。碰撞较轻时，保险杠会被向后推，前纵梁及内轮壳、前翼子板、前横梁及散热器框架会变形；如果碰撞程度加大，那么前翼子板就会弯曲变形并移位触到车门，发动机盖铰链会向上弯曲变形并移位触到前围盖板，前纵梁变形加剧造成副梁的变形；如果碰撞程度更剧烈，前立柱将会产生变形，车门开关困难，甚至造成车门变形；如果前面的碰撞从侧向而来，由于前横梁的作用，前纵梁就会产生变形，如图5-20所示。前端碰撞常伴随着前部灯具及护栅破碎、冷凝器、散热器及发动机附件损伤、车轮移位等。

图5-17 承载式结构车身横向刚度较弱的部位（应力吸收区域）

图5-18 承载式结构车身前部刚度较弱的部位（应力吸收区域）

图5-19 承载式结构车身后部刚度较弱的部位（应力吸收区域）

图5-20 承载式结构车身的弯曲及断裂效应

2）后端碰撞。汽车后端正面碰撞损伤时，损伤较严重的往往是在碰撞事故中为被动物的汽车。汽车遭受后端碰撞损伤撞击时，碰撞的冲击力主要取决于撞击物的重量、速度及被评估汽车的被碰撞部位、角度和范围。如果碰撞较轻，通常后保险杠、行李箱后围板及行李箱底板可能压缩弯曲变形；如果碰撞较重，D柱下部前移，D柱上端与车顶接合处会产生折曲，后门开关困难，后风窗玻璃与D柱分离，甚至破碎。碰撞更严重会造成B柱下端前移，在车顶B柱处产生凹陷变形。后端碰撞常伴随着后部灯具的损坏等。

3）侧面碰撞。在确定汽车侧面碰撞时，分析汽车的结构尤为重要。一般来说，对于严重的碰撞，车门A、B、C柱以及车身底板都会变形。当汽车遭受侧向力较大时，惯性会使另一侧的车身产生变形。当前后翼子板中部遭受严重碰撞时，还会造成前后悬架零部件的损伤，前翼子板中后部遭受严重碰撞时，还会造成转向系统中横拉杆、转向机齿轮齿条的损伤。

4）底部碰撞。底部碰撞常为行驶中由于路面凹凸不平、路面上异物（如石块）造成车身底部与路面或异物发生碰撞，致使汽车底部零部件与车身底板损伤。常见的损伤有前横梁、发动机下护板、发动机油底壳、变速器油底壳、悬架下托臂、副梁、后桥及车身底板等。

5）顶部碰撞。顶部单独碰撞的汽车发生的概率较小，单独的顶部受损多为空中坠落物所致，以顶部面板及骨架变形为主。汽车倾覆是造成顶部受损的常见现象，汽车倾覆造成顶部受损常伴随着车身立柱、翼子板和车门变形及车窗破碎。