实车侧面柱碰撞Q3假人的损伤研究

针对目前国内标准缺乏对Q3假人在实车侧面柱碰撞工况下的测试和评价,开展了9个实车侧面柱碰撞试验,将Q3假人放置在驾驶员后排座椅。结果显示,头部3ms累积合成加速度只有1次试验没有扣分,有2次超出低性能值;HIC15有4次出现扣分,1次超出低性能值;胸部3ms累积合成加速度只有1次小于低性能值;骨盆合成加速度峰值大。颈部的受伤风险小。Q3假人的头部、胸部和腹部有较大受伤的风险,应纳入评价指标。     

温度变化对 HIII-50%假人胸部位移的影响

为了研究温度对 HIII-50% 胸部位移的影响，在不同温度下，分别进行了 2 组假人胸部标定及实车碰撞对比试验。试验结果显示，假人在环境温度下存储较长时间 （5 h） 后，胸腔温度才和肋骨的真实温度接近。温度变化可以改变假人胸部刚度，导致胸部位移的变化。假人胸部刚度自身存在差异，温度对每个假人胸部位移变化量的影响也不同，每变化1 ℃对胸部位移产生的影响在1.15 mm左右。胸部刚度的稳定性导致胸部位移产生的偏差占50%左右。因此，在碰撞试验中，应该全流程严格控制环境温度以满足法规要求。假人胸部位移数据产生偏差时，应考虑假人胸部刚度稳定性和温度两个因素。     

大客车正面碰撞乘员约束系统的仿真研究

本文利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括大客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型,对模型进行计算求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量等伤害值。与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程。最后利用该模型在三种工况下对安全带对乘员的HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量和左右大腿力等伤害值的影响进行了比较研究,结果表明三点式安全带对乘客保护效果最好,其次是两点式腰带,不系安全带最为危险。     

乘员侧面碰撞胸部损伤评价方法的计算机仿真研究

文中介绍了侧面碰撞下胸部的损伤生物力学研究状况以及各种评价方法。建立了胸部在侧向和斜向钝性冲击作用下的Madymo仿真模型,通过对比肋骨变形的仿真曲线与标准试验曲线,验证了模型的有效性。通过计算机仿真分析,得到了摆锤碰撞速度为4m/s时ES-2型假人胸部在侧向和斜向冲击下RDC值和VCmax值的变化情况。将该变化情况与生物力学试验的数据进行对比,结果表明,ES-2型假人胸部在斜碰撞时其RDC值不能真实地反应人体的响应。     

乘员侧面碰撞胸部损伤评钐方法的计算机仿真研究

文中介绍了侧面碰撞下胸部的损伤生物力学研究状况以及各种评价方法。建立了胸部在侧向和斜向钝性冲击作用下的Madymo仿真模型，通过对比肋骨变形的仿真曲线与标准试验曲线，验证了模型的有效性。通过计算机仿真分析，得到了摆锤碰撞速度为4m／s时ES-2型假人胸部在侧向和斜向冲击下RDC值和VCmax值的变化情况。将该变化情况与生物力学试验的数据进行对比，结果表明，ES-2型假人胸部在斜碰撞时其RDC值不能真实地反应人体的响应。     

正面碰撞试验中假人肩带力、胸部加速度与胸部位移间关系的研究

对正面碰撞试验中假人胸部安全带肩带力、胸部加速度、胸位移间的关系进行了分析.通过引用假人安全带肩带力与胸位移的弹性系数k1和胸部所受X向合力与胸位移的弹性系数k2,将安全带肩带力和胸部加速度分别转换成与胸位移d有可比性的位移d1和d2,并提出了在被动安全件开发中,将位移d1、d2和d进行对比分析以确定试验效果有效性或提出改进方案的分析方法.     

车体“刚度”在正面碰撞中对人体伤害影响的研究

将汽车B柱加速度曲线反映的车体碰撞性能定义为车体"刚度",对车体"刚度"在实车碰撞中对假人伤害的传递过程及台车试验中复现的精度对假人伤害结果的影响进行了研究.通过对"刚度"在正面碰撞试验中对假人运动的影响分析和对骨盆受力情况的分析,指出了试验中假人对车体的相对加速度曲线是一近似正弦波.同时,进行了车体"刚度"曲线在台车试验中的应用研究,指出了在台车试验中应复现的最佳曲线及校核方法.     

正面全宽碰撞试验中假人胸部伤害研究

通过台车试验,对受方向盘角度影响和座椅刚度等影响下的几种典型的胸部伤害情况进行了分析研究,指出了在无安全气囊或气囊作用偏弱的情况下,方向盘的水平角度一般时容易造成胸部加速度偏大,方向盘水平角度偏大时容易造成胸部压缩变形量偏大;另外,也指出了碰撞中,坐垫的深度偏大和前端刚度偏强时容易增大假人胸部伤害,坐垫前端刚度偏弱时导致假人下沉可造成胸部伤害指标提高,这为约束系统的匹配提供了参考。     

50%假人胸部刚度稳定性研究

针对不同坐姿及不同撞击点下50%假人胸部刚度稳定性进行了摆锤撞击试验。结果表明,50%假人胸部刚度在相同作用力撞击下具有较好的稳定性,不会因姿态轻微改变及受力位置差异而发生明显变化,但撞击速度越高则刚度越小,且碰撞点侧移则刚度增大。运用假人胸部刚度稳定特性对碰撞试验结果分析能起到较好的支持作用,可指导整车碰撞试验中前排安全气囊的设计优化。     

温度偏差对第50百分位假人胸部压缩变形量的影响研究

为了研究正面碰撞试验中温度偏差对50~(th)假人胸部压缩变形量的影响,进行了正面台车试验,通过试验推导出假人胸部刚度与温度之间的关系。结果表明,温度与假人胸部刚度存在线性关系,在3.5～4.5kN安全带肩带力作用下,20～22℃范围内,温度对胸部压缩变形量的影响为0.7 mm/℃,假人胸部压缩变形量可通过测量值加公差的方式表示。     

不同伤害指标对评价人体胸部侧向碰撞伤害程度的影响

以蜂窝状纸板为吸能材料，根据模拟汽车侧面碰撞的假人一滑车碰撞试验结果，分别以基于加速度参数建立的胸部伤害指标和基于变形参数建立的伤害指标，分析车门与乘员之间有无吸能材料和吸能材料特性对胸部侧向碰撞伤害程度的影响，探讨其不同伤害指标对评价结果的影响。     

前置护体式安全座椅布置参数优化研究

建立了Q系列3岁假人的正面碰撞仿真模型,以前置护体安装高度位置(相对于假人H点位置)、前置护体自身高度、前置护体加强肋板刚度以及泡沫材料刚度4个因素为研究对象,运用正交试验设计和方差分析筛选优化参数,并采用基于遗传算法的多目标优化方法进行求解。经过优化求解得知,当前置护体安装高度位置为0 mm(相对于假人H点位置),前置护体自身高度为190 mm时,对儿童乘员的保护效果最佳。此时最大腹部压力较初始值降低了16.3%,胸部3 ms加速度较初始值降低了9.1%。综合分析可知,在正面碰撞中减小儿童腹部与胸部损伤的关键之处在于,前置护体需约束在儿童乘员的盆骨部位,避免在碰撞过程中儿童出现"下潜"现象;通过将约束部位扩散到儿童胸部的方式可以有效分散碰撞冲击载荷,从而减小儿童乘员的腹部和胸部损伤。     

基于ECE R129法规的儿童座椅侧面碰撞台车试验系统

根据欧洲经济委员会(ECE)推出的R129法规中儿童座椅侧面碰撞保护性能的要求,建立了侧面碰撞台车试验系统。用已有后向碰撞波形发生装置,组合了后向碰撞聚氨酯管、橄榄头、台车初速度,调试波形,实现了侧面碰撞所需的速度波形。按照该法规,设计台车座椅和门板系统,进行Q系列3岁假人模型的侧面碰撞试验,测量了假人头部、胸部损伤,分析了座椅与门板相对速度曲线和碰撞过程的高速摄影图像。结果表明:速度波形符合该法规要求,台车座椅和门板系统位置准确、结构稳定。因而,该台车试验系统,能满足该法规要求,进行侧面碰撞试验。     

Euro NCAP中方向盘接触主观评价方法的改进

通过对正面偏置碰撞试验中车体反弹旋转对假人胸部运动姿态影响的分析,以及运用插补法对胸部x向加速度axc曲线产生冲击的原因进行探讨,研究了Euro NCAP中方向盘接触的主观评价方法。结果表明,车体反弹过程中,假人胸部axc曲线常常会出现第2个波峰,在两峰之间进行插补修整,如果曲线过渡平滑,确认波谷因车体旋转产生,可以排除方向盘接触胸部。在进行方向盘接触主观评价时,运用反弹-插补法进行评价可以提高主观评价的客观性。     

C-NCAP正面碰撞试验中后排女性假人伤害统计研究

在汽车碰撞试验中,后排女性假人评价得分普遍偏低.文章依据2012版新车评价规程（C-NCAP）,通过对12款不同类型轿车（小型轿车、中型轿车及SUV）完全正面碰撞和正面偏置碰撞的试验结果进行研究,分析后排女性假人伤害原因,总结出2种正面碰撞试验中后排女性假人颈部和胸部是主要失分部位;假人下潜现象或趋势的发生是后排女性假人得分率低的主因;碰撞试验中后排乘员伤害性很大,此规律并没有因为车型大小及星级高低的不同而改变.该研究对后排女性假人约束系统的开发具有指导意义.     

儿童座椅对正面碰撞后排儿童假人伤害的影晌

随着汽车被动安全的发展,对于儿童乘员的保护日益受到重视。C-NCAP2012版中,要求在正面碰撞试验后排放置P3儿童假人．用于评价儿童约束系统。文章按照要求首先对比了各国法规中儿童假人的伤害评价方法,通过对不同车型试验数据的研究,讨论后排儿童假人伤害情况。并根据不同的因素,尤其是儿童安全座椅形式,对结果的影响进行分析。结果表明,上拉带式座椅保护效果最好;坐姿较直时对胸部伤害较小,但对头部伤害较大。该研究对于儿童假人的被动安全研究具有很强的实际意义。     

基于有限元-多刚体耦合方法的儿童座椅结构改进

对某反向安装儿童安全座椅的结构进行了改进设计。采用有限元-多刚体耦合的方法,依据欧洲经济委员会(ECE)的法规R44的要求,建立了改进前后的儿童安全座椅正面碰撞台车试验模型,并进行了模型验证。完成了改进后的儿童安全座椅结构正面台车碰撞实验。仿真结果表明:座椅改进后的儿童假人头部综合加速度峰值约降低15 g;胸部综合加速度超过55 g的时间缩短为2 ms;胸部垂向加速度超过30 g的时间约为2.4 ms。台车试验结果与仿真结果一致,胸部综合加速度超过55 g的时间缩短为1.7 ms;胸部垂向加速度超过30 g的时间约为2.85 ms,且台车实验中座椅结构未产生明显破坏。     

正碰和偏置试验中的Q3损伤对比研究

针对目前儿童乘员保护不足的问题,本文在某款C级轿车上采用50km/h的正面100%重叠刚性壁障碰撞试验(简称正碰试验)和64km/h的正面40%重叠可变形壁障偏置碰撞试验(简称偏置试验)对比分析Q3儿童的损伤情况。依据C-NCAP 2021版评价规程对2个试验工况中Q3儿童进行评价。2种工况,儿童假人体现的损伤情况均严重。正碰试验中头部、颈部和胸部压缩量的损伤值更大。对胸部累积3ms合成加速度而言,偏置试验得分很低,损伤更大。目前,5点式儿童安全带起不到很好的缓冲吸能的保护效果。车辆开发商可以设计能更好保护儿童乘员的约束系统。     

基于《电动客车安全技术条件》的客车侧碰试验研究

为了分析《电动客车安全技术条件》中客车侧面碰撞乘员保护试验方法的可行性,文章依据标准进行了客车侧面碰撞试验。通过分析侧面碰撞假人损伤情况,得到该试验方法无法复现乘员损伤较严重的客车撞客车侧面碰撞工况。通过分析试验车辆加速度曲线得到加速度传感器布置点,为客车侧面碰撞中乘员保护试验方法研究打下了基础。     

加载位置对Hybrid Ⅲ假人胸部响应影响

在世界各国汽车安全碰撞法规和NCAP试验中,大多都会采用HybridⅢ假人的胸部最大压缩量来评估车辆对乘员胸部的防护效果。但因HybridⅢ假人的胸部最大压缩量采用定点测量办法,使测量结果易受加载位置的影响。针对该问题,本文通过假人胸部低速冲击标定试验,研究了加载位置对HybridⅢ假人胸部压缩量的影响。结果表明,Hybrid Ⅲ50~(th)男性假人的最大胸部压缩变形与摆锤撞击中心在Z方向的偏移量呈线性(R~2=0.9554)负相关性。Hybrid Ⅲ 5~(th)女性假人由于乳房的影响,虽然加载位置对胸部最大压缩变形仍然有较大的影响,但胸部最大压缩变形与冲击加载位置的相关性不如男性假人那么明显。最后利用标定试验中获得的Hybrid Ⅲ 5~(th)男性假人的最大胸部压缩变形与摆锤撞击中心位置的相关性方程对同一车型的两个不同安全带佩戴位置的假人胸部最大压缩变形进行了修正。