1.汽車被動安全性的研究方法
汽車被動安全性的研究較早是通過上述的試驗方法進行的。不論是模擬碰撞試驗(滑車沖擊試驗)還是實車碰撞試驗，都要涉及到試驗數(shù)據(jù)的采集與處理。通常采用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為電測量和光測量相結(jié)合的系統(tǒng)。試驗中要用到大量的傳感器和數(shù)臺高速攝像機，這些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及試驗中采用的假人在試驗前都要進行嚴格的標定，因此其試驗準備工作十分費時；被動安全性試驗，特別是整車試驗是破壞性試驗，其試驗費用十分昂貴；并且，由于試驗中一些隨機因素的影響，使試驗結(jié)果往往不夠穩(wěn)定，可重復(fù)性差。
隨著計算機技術(shù)在計算速度、內(nèi)存容量以及圖形功能等方面的發(fā)展，以及有限元和多體系統(tǒng)動力學建模方法的發(fā)展，使得采用計算機仿真方法來進行汽車被動安全性研究成為可能。計算機仿真研究具有以下優(yōu)越性：
(1)所需周期短。計算機仿真與CAD／CAM相結(jié)合，使得新產(chǎn)品的被動安全性能在產(chǎn)品的開發(fā)過程中就可以得到控制，減少產(chǎn)品的開發(fā)研制周期。
(2)所需費用低。由于不需大量傳感器、高速攝像機、強光源、動力驅(qū)動裝置等硬件設(shè)備，同時在進行整車被動安全性仿真時，不需要進行破壞性試驗，因此可以節(jié)約大量的人力和物力。




(3)具有可重復(fù)性。由于試驗過程受很多隨機因素的影響，因此在研究不同的系統(tǒng)參數(shù)對安全性能的影響時，不易得到明確的結(jié)果，而計算機仿真依賴于計算機硬件本身，所以，當改變某一參數(shù)時，可以很容易地得到該參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。
(4)可以獲得任意所需數(shù)據(jù)。試驗中要獲得較多的數(shù)據(jù)，就必須增加傳感器和高速攝像機的數(shù)量，而且，由于傳感器的安裝位置要求以及不可攝像點的存在，有些數(shù)據(jù)是不可獲得的。而計算機仿真在數(shù)據(jù)獲得方面是不受限制的，只要在所關(guān)心的點上建立一個描述坐標即可。
(5)不受時間、空間、氣候等條件的限制，可以隨時進行。
需要指出的是，并不是說計算機仿真可以完全脫離試驗和完全代替試驗。這是因為計算機仿真方法中所建立的汽車整車或人體模型，本身有很多局限性，不可能完全反映真實的碰撞過程，因此，計算機仿真結(jié)果的正確與否最終需要試驗來驗證；同時，由于計算機性能和模擬方法的限制，特別是在進行車身結(jié)構(gòu)的抗撞性研究方面，計算機仿真的周期也是很長的。隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，特別是并行計算機技術(shù)和建模理論的發(fā)展，計算機仿真方法會越來越廣泛地應(yīng)用于被動安全性的研究中。盡管計算機碰撞仿真不能完全取代昂貴的碰撞試驗，但在產(chǎn)品開發(fā)中，可以使樣車試制、碰撞試驗的次數(shù)減少到限度，從而節(jié)省開發(fā)費用、縮短開發(fā)周期。隨著計算機碰撞仿真技術(shù)可靠性的不斷提高，預(yù)計計算機碰撞仿真將來能部分地替代汽車碰撞試驗。
2.計算機仿真研究
20世紀60年代中期國外就開始了計算機碰撞仿真技術(shù)的研究工作。尤其在最近20年來，計算機碰撞仿真技術(shù)發(fā)展十分迅速。這一方面是由于計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，使計算機性能提高，應(yīng)用日益普及；另一方面，汽車市場的激烈競爭，要求提高新車型開發(fā)的成功率，降低開發(fā)費用，縮短開發(fā)周期，為了適應(yīng)需求，在汽車產(chǎn)品開發(fā)中必須采用先進的計算機輔助手段。進入20世紀80年代，在市場需求的激勵下，有很多碰撞仿真的商業(yè)化軟件包，有名的有美國LSTC公司的LS-DYNA、法國ESI公司的PAM-CRASH及PAM-SAFE、荷蘭TNO開發(fā)的MADYMD等。這些功能強大的軟件包使碰撞仿真不再只是算法本身的學術(shù)研究，在安全車身開發(fā)，碰撞試驗用標準假人開發(fā)等工作中發(fā)揮了很大的作用。
在汽車碰撞模擬方面，主要有下列四類模型：
(1)模擬汽車事故的模型。
(2)模擬碰撞中結(jié)構(gòu)大變形的模型。
(3)模擬人體整體動力學響應(yīng)的模型。
(4)模擬人體局部結(jié)構(gòu)的生物力學模型。


用于上述四類模型的建模方法可以分為：集總參數(shù)模型、多體系統(tǒng)模型和有限元模型。
集總參數(shù)模型將系統(tǒng)簡化成質(zhì)量、彈簧、阻尼器等力學元件，這類簡單模型多用于預(yù)測交通事故中汽車的運動，在事故再現(xiàn)研究中大量使用。這種模型也可以用于建立正面碰撞中汽車結(jié)構(gòu)的簡單模型，用于新車概念設(shè)計階段及參數(shù)辨識、性能優(yōu)化等工作。
多體系統(tǒng)模型適合于人體動力學響應(yīng)的模擬。在汽車碰撞中也稱為碰撞受害者模擬。
有限元方法的優(yōu)點在于能真實地描述結(jié)構(gòu)變形，適用于建立汽車結(jié)構(gòu)模型及人體結(jié)構(gòu)的生物力學分析模型。瞬態(tài)有限元的直接積分有隱式算法和顯式算法兩類?，F(xiàn)在碰撞仿真的有限元軟件都使用顯式算法。
計算機碰撞仿真的工程應(yīng)用包括：(1)碰撞中人體傷害及評價標準的研究；(2)碰撞試驗方法的研究；(3)汽車產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用。汽車被動安全性是通過政府強制執(zhí)行法規(guī)而不斷提高的，汽車碰撞計算機仿真的工程應(yīng)用與汽車安全法規(guī)的制訂密切相關(guān)。20世紀80年代，歐美國家主要開展正面碰撞模擬。近幾年隨著側(cè)面碰撞法規(guī)的制定、頒布及歐、美側(cè)面碰撞法規(guī)協(xié)調(diào)等工作的開展，碰撞仿真應(yīng)用轉(zhuǎn)向了對側(cè)面碰撞的仿真上。汽車碰撞過程數(shù)字仿真方法如本書4.2.3中內(nèi)容。
我國對汽車被動安全性進行系統(tǒng)研究始于20世紀80年代后期，雖起步較晚，但已建成了幾個臺車碰撞和實車碰撞試驗系統(tǒng)，初步具備了汽車被動安全性的試驗研究條件；并且已對安全帶等汽車乘員保護裝置、汽車車身結(jié)構(gòu)抗撞性等進行了計算機仿真研究。http://www.dgzhenghang.cn