发生交通碰撞事故时，我们常会看到车子的车头或车尾破损严重，不由得心生疑惑：车子是不是存在质量问题？其实不然，汽车碰撞安全性设计的最终保护目标不是车辆本身而是车内的驾乘人员与行人。因此，工程师们的关注重点在于对人的保护上，车辆本身的设计也是基于此考虑的。本期，我们简单地探讨一下汽车碰撞安全。

一般汽车碰撞过程作用时间为0.2秒左右，车辆从具有一定速度的状态减速到静止状态所产生的能量是巨大的。这些能量中的大部分应被汽车的结构所吸收、车辆制动与地面摩擦生热、使被撞物体产生形变等，少部分作用于驾乘人员身上。

对应地，汽车设计时，工程师们需要在车辆前端吸能空间设计合理的吸能结构，当发生碰撞时该结构产生塑性形变（永久变形）吸收能量，使碰撞中的汽车尽可能地缓慢减速，并能保证足够的乘员生存空间。这就是为什么我们有时看到车子在碰撞事故中似乎不那么“坚硬”的原因。

同时驾乘人员对于碰撞的响应尽可能充分利用车内的有效空间（不使头撞在前挡风玻璃上，乃至飞出窗外等），有合理的约束力（安全带、安全气囊）能尽可能降低人员的伤害，从而保证汽车的碰撞安全性。

为什么是塑性形变而不是弹性形变？

塑性形变即在外力撤销后不可令物体恢复原状的永久变形，在形变的过程中会消耗一定的能量。而弹性形变在外力撤销后物体可恢复原来的形状，但相应地产生弹性形变的能量会被储存而不是消耗，在碰撞结束时能量会被释放出来！这种能量的释放是不可控的，与我们想要达到的目的背道而驰。因此，我们需要的不是会产生弹性形变的材料，而是能产生塑性形变的材料。

高强度材料用在关键部位

好钢要用在刀刃上，超高强度的钢材，都是用在出事故时给乘客保命的地方。无论是遇到正面碰撞、侧面碰撞或是翻滚，最大程度保持乘员座舱是最重要的，因此车身的下部、侧围内板（A、B、C柱）和顶盖横梁应使用高强度的材料。

根据动量守恒定律，车辆在相同速度下达到静止状态，所需的时间越长，所需要的作用力就越小；反之时间越短，所需要的作用力越大。这就反映在车身下部材料的选择上，倾向于用屈服强度更大的材料。

在碰撞事故中，为驾乘人员留有足够的生存空间是十分必要的。譬如在轿车追尾大货车的事故中，易使轿车前端被压扁，严重威胁到驾乘人员人身安全。因此在框架的设计上，使用的是强度更大的材料，抗拉能力越强，越能维持住空间形态。

乘员约束系统同样重要

主要包括安全带、座椅、安全气囊等零部件，通过约束乘员，降低乘员与汽车内部环境接触导致受伤的风险。

简而言之，一部安全性能好的车，应该是软硬皆有，该软的地方软，该硬的地方硬。汽车前部或者后部，通常发生碰撞的地方，如保险杠，应该设计成吸能部件，发生碰撞时靠他们的溃缩吸能来消耗汽车动能，并将碰撞力分散到车身骨架各处。而乘员舱则应该尽可能结实，避免碰撞的时候发生变形而威胁驾驶员生命安全。