基于人机工程设计中头部包络的整车尺寸确定

一个新车型的开发,从概念到实物状态,需要经过效果图,油泥造型的过程。在确定整车外形尺寸时,人机工程中头部包络位置的校核设计在决定整车尺寸方面起到了决定性作用,文章阐述了人体头部包络在确定整车外形尺寸的应用。     

复合材料车身对头部撞击损伤的模拟

利用三维有限元分析方法模拟了人体头部与复合材料层板发生柔性撞击时的整个动态响应过程。采用复合材料层板模拟了汽车的发动机罩板。分析了石墨环氧As-3501-6两种铺设类型的复合材料层板与人体头部撞击的动态响应特性，得到了铺设角度对头部HIC值、撞击速度和位移的影响。文中的模型为设计具有保护行人头部功能的复合材料车身结构提供了参考。     

驾驶人员行车安全的保护神--安全气襄

安全气囊是新近发展起来的汽车被动安全装置,它是针对驾驶员或乘员上体、特别是头部和颈部的安全而设计的,在汽车正面碰撞和前侧碰撞时,对人体的头部、颈部安全具有十分明显的作用.了解、掌握安全气囊的使用和维护技术是十分必要的.     

基于控制稳定性的汽车自动空调舒适性评价方法研究

文章提出了一种基于汽车自动空调控制稳定性的乘员热舒适性试验方法,考察环境温度、日照和车速等关键参数变化的情况下,汽车自动空调系统是否能够持续控制乘员舒适性。首先将人体划分为不同的热感区域,然后通过人体局部热感觉对乘员整体热舒适的影响测试,确定了头部和足部是人体热感觉最为敏感的部位。通过大量试验数据分别拟合头部和足部温度与气流速度的配合曲线,以维持乘员持续舒适。最后设计一套汽车自动空调热舒适性测试方法,并按照此方法对两款车型进行测试,证明此方法的有效性。     

人车碰撞事故仿真与行人保护研究

基于PC-Crash软件建立了行人汽车碰撞模型.综合考虑人车碰撞过程中行人身高、步行速度、车速、人车碰撞位置等因素及其统计特征,利用Matlab软件随机生成行人与汽车碰撞工况作为PC-Crash行人汽车碰撞模型输入,进行了大量的仿真,总结出事故发生后人体头部与车体前部碰撞点的分布规律,为汽车在行人保护设计方面提供参考.     

重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心建成汽车对行人的碰撞保护性能试验室

国家客车质量监督检验中心近日建成了汽车对行人的碰撞保护性能试验室,拥有从国际著名的法国BIA公司进口的世界一流的汽车对行人的碰撞保护试验系统,主要开展汽车对行人的碰撞保护、车辆内部凸出物、转向机构对人体胸部和头部的冲击、座椅头枕冲击等国内法规试验、     

行人与汽车碰撞中颅骨骨折损伤机理的虚拟实验研究

采用汽车-行人多刚体动力学模型,模拟行人与汽车碰撞中人体的动态响应过程,并计算头部与风挡玻璃碰撞接触瞬间的方位、速度和角速度等运动参数;然后将这些参数输入到先前建立并验证了的行人头部有限元模型HBM-head中,模拟头部与风挡玻璃和A立柱的碰撞过程,并分析与损伤相关的生物力学参数.结果表明,结合多刚体动力学和有限元分析的虚拟实验技术可进行碰撞事故重建和损伤机理分析,模拟颅骨骨折,计算分析颅骨在冲击载荷下的应力,并确立骨折损伤与应力参数之间的内在关系,从而为降低行人头部损伤风险,改进轿车安全设计提供依据.     

自行车座高对骑车人脊背前倾角和头部损伤的影响

以46组物理试验和98组数字模拟试验,以自行车车型、座高、骑车人体型及汽车车型为变量,研究了自行车座高对骑车人脊背前倾角(背角)和头部损伤的影响.物理试验发现:影响背角的显著因素有自行车车型、座高及骑车人体型.数字模拟试验发现:座高与骑车人头部损伤显著相关,不同汽车车型、自行车车型与骑车人体型组合下的头部损伤随座高变化...     

汽车安全气囊使用常识知多少

安全气囊为汽车辅助防护系统或辅助束缚保护系统,该系统旨在减轻人员遭受意外猛烈撞击时的伤害程度。当汽车遭受撞击使车速急剧变化、车辆发生碰撞事故等危险情况时,安全气囊能迅速膨胀打开,承接并缓冲车辆紧急停下时的惯性作用力,使车勤人员、乘员头部和身体产生的向前作用力得到反向分解、分化,减轻人体所遭受的伤害,起到保护身体的功效。一、安全气囊的安全使用设计与设置     

汽车交通事故中头部损伤评估模型的构建与验证

为预测与评判汽车碰撞事故中头部骨折和旋转加速度引起的脑损伤,对一位中国成年50百分位男性志愿者进行CT扫描,建立了具有中国人体特征的头部几何模型和有限元模型并进行验证.对模型仿真结果的运动学和动力学响应与本文和Nahum与Trosseille等前人的实验结果所进行的比较表明,颅内压力分布均表现出冲击-对冲的压力梯度分布模式,且压力峰值吻合较好,说明模型具有较高的生物逼真度.     

汽车碰撞中颈部肌肉组织神经兴奋性对乘员损伤影响的研究

为研究汽车碰撞中神经兴奋性引起颈部肌肉力的变化对乘员损伤的影响,建立了低速正面碰撞与追尾碰撞模型,对乘员运动响应进行了仿真分析。然后使用汽车驾驶模拟器采集真实驾驶员颈部主要肌肉的肌电信号,验证了仿真结果的有效性。结果表明,在低速工况下,颈部肌肉紧张会约束头颈部的运动,头部有后倾上扬趋势,颈部受力大小有所增加。考虑颈部肌肉组织的神经兴奋性,能更真实地再现碰撞中乘员头部和颈部的运动响应,为颈部损伤评价准则的修正和乘员心理和生理变化对人体损伤影响的研究提供参考。     

骑车人及行人与汽车碰撞中头部运动学对比与分析

行人和骑车人保护的研究非常重要。该文进行了骑车人/自行车/汽车以及行人/汽车的碰撞仿真实验。利用MADYMO软件,建立了相关的碰撞模型,分析和对比了在头部碰撞前的行人和骑车人的运动轨迹、速度和碰撞时刻。结果表明:在碰撞中,行人和骑车人的头部绕骨盆的相对运动几乎重合;在头部碰撞时刻,骑车人头部速度小于行人;在给定身材时,头部碰撞的时刻与身材和汽车速度的比值之间为线性关系,其斜率与身材无关。     

中国假人头部皮肤材料参数优化设计研究

为探究皮肤材料参数对中国体征假人头部力学响应的影响,采用非均一缩放方法对Hybrid Ⅲ 50th假人头部有限元模型及标定限值进行缩放,获得了中国50百分位假人头部模型及标定限值。基于该模型,借助正交试验设计方法,构造多项式响应面代理模型,结合优化算法,得到了更逼近于中国真实人体头部力学响应性能的皮肤材料参数。该组参数可为中国体征物理假人头部皮肤材料配比研究提供相应指导。     

电动二轮车驾驶人头部损伤再现不确定性方法

为了减少交通事故中不确定性信息在受伤害者损伤再现中造成的不利影响,采用拉丁超立方(LHS)试验设计和响应面蒙特卡洛相结合的方法对电动二轮车驾驶人头部损伤再现进行损伤不确定性分析。首先采用多体系统动力学方法对具有详细事故信息(含视频信息)和损伤记录的2起电动二轮车事故中的汽车碰撞速度进行再现和不确定性分析,并对比事故信息(视频信息、最终位置、电动二轮车驾驶人的运动学),进而验证事故再现结果的有效性。在此基础上,应用有限元方法将获得的电动二轮车驾驶人头部碰撞的边界条件加载至THUMS人体头部有限元模型,分析电动二轮车驾驶人头部损伤参数的不确定性与简明损伤准则AIS累计频率的分布关系,并对比电动二轮车事故案例中电动二轮车驾驶人的头部损伤法医鉴定记录。研究结果表明:蒙特卡洛不确定性分析方法能够较准确地预测电动二轮车事故中的汽车碰撞车速,采用该分析方法获得的电动二轮车驾驶人头部损伤等级与法医鉴定的脑部损伤记录高度吻合;蒙特卡洛不确定性分析方法可以适用于评估电动二轮车事故中电动二轮车驾驶人的头部损伤等级,研究结果可为电动二轮车驾驶人头部损伤研究提供理论依据和实证方法。     

道路弱势群体头部碰撞特性研究

为了解碰撞事故中道路弱势群体(vulnerable road users,VRU)头部撞击车辆前端的运动特性,基于VRU实际交通事故数据,以VRU头部碰撞位置、碰撞速度和碰撞角度为研究对象,利用虚拟仿真分析工具,开展车辆(SUV和Sedan)撞击VRU(行人、自行车骑行人、摩托车骑行人)典型碰撞工况中头部撞击特性分析,结果表明:随着VRU两轮车参考高度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度和碰撞角度逐渐降低;随着汽车速度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度逐渐增大。研究结论为行人保护法规及NCAP规程更新提供参考。     

电动两轮车骑车人紧急避让姿态对损伤风险的影响研究

为研究不同紧急避让姿态下骑车人运动学响应及损伤差异，采用 THUMS 人体有限元模型开发 1类正常驾驶姿态和 3 种典型紧急避让姿态：被撞侧脚着地（SFL）、非被撞侧脚着地（NSFL）和双脚着地（LBF）。建立了汽车碰撞电动两轮车和骑车人的仿真模型，进行了8组仿真（20和40 km/h两种碰撞速度和4种驾驶姿态的组合），以对比分析头部损伤参数(峰值角加速度、峰值线性加速度、HIC₁₅、颅内正压力、CSDM_0.15和最大主应变)和下肢的 Vonmises 应力分布，评估两轮车骑车人撞地损伤风险。结果表明：当车速为 20 km/h 时，正常姿态骑车人头部撞地损伤超过 AIS 4+，各姿态下肢损伤均未超过骨折阈值；当车速为 40 km/h 时，各姿态骑车人头部撞地损伤均超过 AIS 4+，紧急避让姿态 LBF 时头部损伤风险最高。正常姿态骑车人的下肢损伤风险最低，紧急避让姿态 SFL 骑车人下肢有骨折风险。该研究结果厘清了紧急避让姿态对骑车人撞地损伤的影响，为汽车安全技术研究提供重要参考依据。     

人体工程学在汽车设计中的应用

本文回顾了一些关于人体工程学在汽车设计中的有应用意义的研究成果,如驾驶员眼椭圆、三维H点人体模型及驾驶员手伸及界面等。意在说明人体因素在汽车设计中的重要意义,进而提出人体工程学在汽车设计中的研究内容以及开展我国汽车人体工程学应用研究的建议。     

汽车-自行车碰撞事故中骑车人头部损伤仿真分析

首先利用PC-Crash软件,建立自行车、骑车人和汽车模型,并在不同碰撞条件下进行汽车-自行车碰撞事故的计算机仿真.然后根据得到的碰撞过程中骑车人头部加速度曲线来计算头部HIC值.最后利用所得的HIC值,分析了不同碰撞条件对骑车人头部损伤情况的影响.这为汽车-自行车事故的骑车人保护研究提供了依据.     

行人头型撞击前风挡玻璃区域的损伤风险分析

针对行人头部防护开展研究,建立了符合GTR要求的4.5kg成人头部模型.通过虚拟试验方法使用成人头部模型对轿车前风挡玻璃进行冲击分析,比较不同碰撞部位及相关结构对人体头部损伤评价指标的影响.结果表明,头部损伤风险表现出明显的区域分布趋势,针对特定结构进行设计,可以有效降低风挡玻璃导致头部损伤的风险.     

汽车碰撞安全与轻量化研发中的若干挑战性课题

汽车结构与动力电池的碰撞安全性是开发轻量化、电动化汽车的强制性要求和关键基础性支撑技术。通过3个方面的10个典型课题及研究结果,介绍并综述了汽车碰撞安全性研发的技术挑战。第一,采用夹层式汽车前舱罩盖技术,提升罩盖结构力学特性的横向均匀性以及冲击响应历程的均匀性,满足汽车吸能位移限定下的行人头部碰撞响应控制;采用精细人体有限元模型解析复杂工况下行人下肢损伤机理和影响参数,基于人体组织损伤层面的虚拟评估改进汽车结构的人体碰撞保护设计;面向复杂道路交通事故工况和多样化人体特征,解决强非线性条件下的自适应乘员智能保护系统优化设计难题,通过在时间和空间上对乘员约束载荷的均衡化实现针对工况可调的碰撞保护。第二,揭示材料冲击测试中系统共振导致信号振荡和材料屈服放大振荡的机理,开发抑制信号振荡的轻质动态力传感器;精细表征材料在碰撞载荷和复杂应力状态下的力学行为,针对高强钢、塑料、胶粘和焊点等轻质高强材料及复合连接接头建立大变形失效断裂预报方法及仿真模型。第三,基于动力电池多工况挤压试验,建立电池在外载荷作用下的材料失效、电压陡降与温度上升的响应特征关联性,提出用力学响应特征预测电池内部损伤起始和短路发生的判据,解决电池在机械滥用载荷下的短路预测问题,建立能准确预测电池变形响应的数值模型及碰撞安全评估方法,并应用于电池包和电动车的轻量化与碰撞安全性设计。