汽车低速追尾碰撞中人体颈部伤害及保护系统研究

在MADYMO软件中使用BioRIDⅡ后碰撞假人建立追尾碰撞模型,分析了头枕位置和倾角参数对汽车发生追尾碰撞时头颈部动力学的影响,并使用颈部损伤准则值NIC和Nkm来评估颈部损伤的风险。仿真结果表明这些因素对颈部的动力学响应有着重要影响,高而且靠近头部,并且有适当增大倾角的头枕,有助于减小颈部的损伤。     

挥鞭伤及相关法规研究

为降低在低速追尾碰撞中乘员颈部受到的挥鞭伤害,文章对挥鞭伤生成原理、E-NCAP及C-NCAP挥鞭伤试验的评价方法进行了研究,并依据E-NCAP中等强度动态试验标准,对普通头枕及Re-active头枕进行试验对比,从结果评价中可看出,Re-active头枕在头枕接触时间、颈部伤害指标NIC、Nkm及上颈部剪切力4方面均优于普通头枕,试验结果总得分也高于普通头枕,说明Re-active头枕能够在低速尾碰过程中更有效地保护乘员头颈部。     

挥鞭伤及相关法规研究

为降低在低速追尾碰撞中乘员颈部受到的挥鞭伤害,文章对挥鞭伤生成原理、E-NCAP及C-NCAP挥鞭伤试验的评价方法进行了研究,并依据E-NCAP中等强度动态试验标准,对普通头枕及Re-active头枕进行试验对比,从结果评价中可看出,Re-active头枕在头枕接触时间、颈部伤害指标NIC、Nkm及上颈部剪切力4方面均优于普通头枕,试验结果总得分也高于普通头枕,说明Re-active头枕能够在低速尾碰过程中更有效地保护乘员头颈部。     

1.5岁儿童假人颈部伤害预测分析

为解决儿童碰撞试验中P1.5儿童假人颈部伤害数据匮乏,导致相关测评方法、标准制定提出颈部伤害限值困难的问题,本文进行了P1.5儿童假人与Q1.5儿童假人正面碰撞对比试验,建立了假人头颈部受力分析模型,分析假人颈部受力情况,并利用Q1.5儿童假人试验数据完善并验证了模型。应用该方法可预测P1.5儿童假人颈部损伤水平,补充P1.5假人试验中颈部伤害数据的匮乏,增加儿童颈部伤害可用数据量。     

中国50百分位人体与标准试验假人正面碰撞响应差异的研究

根据中国人体尺寸参数,在国外标准假人HybridⅢ50 th假人模型的基础上,使用MADYMO软件中的缩放方法建立了符合中国50百分位身材的假人模型;加上另行建立的乘员约束系统模型,分别进行了正面碰撞仿真。结果表明,中国成年男性50百分位身材的假人模型的头部和颈部的损伤参数明显大于HybridⅢ50 th假人模型的相应参数。另外,志愿者和HybridⅢ假人的低速碰撞试验结果也表明,志愿者头部和颈部受到损伤的风险大于HybridⅢ假人的相应损伤风险。由此可见,采用HybridⅢ50 th假人进行碰撞试验不能准确反映中国人体的头部和颈部损伤情况。     

正面偏置碰撞试验中驾驶员侧安全气囊的吸能特性

为研究正面偏置碰撞中驾驶员侧安全气囊(DAB)的吸能作用,在10款车型的正面碰撞试验中,测量假人颈部约束力、头部加速度,计算出气囊作用下头部加速度、头部降速和气囊吸收能量。试验结果表明:在气囊作用下,在假人头部伤害允许指标(HIC)低于高性能限值情况下,假人头部平均降速为22 m/s,假人头部x向是主要吸能方向,气囊平均吸收动能为1.1 kJ,占总吸收能量的80%以上;x向吸收能量越高,对颈部保护效果越好。安全气囊的开发应以此为目标。因而,提高气囊在假人头部x向吸能作用,可直接提高气囊刚度,也可通过调整安全带约束强度来实现。     

正面碰撞后期驾驶员复位后颈部运动与伤害的研究

针对目前国内外对正面碰撞后期,驾驶员在安全气囊反弹力与安全带约束力作用下,向后复位运动,其腰部与座椅靠背接触后的颈部伤害研究很少的现状,进行了驾驶员上、下颈部运动状态研究,并分析座椅特征参数对颈部伤害的影响。为此以某型轿车乘员室相关尺寸和性能参数为依据,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了驾驶员约束系统仿真模型,并进行仿真与试验验证。结果表明:减小座椅头枕刚度,可降低上颈部伸张弯矩峰值;减小靠背上部刚度与靠背倾角调节器转动刚度,可显著降低上、下颈部伸张弯矩峰值和颈部伤害指标Nkm与Nij;增加头枕前倾角,可大幅降低下颈部伸张弯矩峰值,但过大的头枕前倾角会增大颈部伤害指标。     

主动式安全头枕的开发与仿真研究

提出了一种基于碰撞加速度信号控制的主动式安全头枕结构,建立并验证了某车型的驾驶员座椅有限元模型,利用有限元软件LS-DYNA和多刚体软件MADYMO建立了该座椅和BioRIDII假人的耦合计算模型,利用该模型进行了乘员在追尾碰撞中的动力学响应仿真。结果表明,所设计的主动式安全头枕在追尾碰撞中可使乘员颈部损伤指数NIC值比原结构降低33.8%。     

某鞭打试验驾驶员伤害值优化研究

文章以某C-NCAP 2018 5星项目座椅鞭打试验为基础,针对其在项目开发中鞭打试验假人颈部伤害值不达标的状况,通过对试验数据的研究分析,找出对其鞭打性能影响较大的相应座椅参数,在滑台试验中通过改进座椅靠背刚度和座椅头枕刚度及座椅头枕与假人头部相对高度差值等特性参数,真实可靠的减小了鞭打试验对乘员颈部伤害,提高了该座椅的鞭打试验性能从而满足开发目标。     

正面碰撞试验中Q3假人胸部加速度异常问题研究

为了研究Q3假人在正面碰撞试验中胸部加速度曲线存在异常尖峰的原因,对假人胸部结构进行了探讨,并开展了静态试验研究,同时,运用头部和颈部数据间的关联性对某次典型试验结果进行了综合分析,研究结果表明,当前Q3假人胸部上端阶梯式结构为设计缺陷,假人下颌与胸部上端碰撞时,胸部加速度曲线易产生异常尖峰,影响评价,应参照Q6假人胸部结构进行完善。     

碰撞假人颈部评价研究

文章通过对人体颈部解剖学结构的介绍,颈部载荷的受力原理分析,颈部损伤的考核指标的介绍,和试验曲线示例分析,系统的介绍了假人颈部评价的相关知识,为碰撞试验假人评价研究提供了理论和技术支持。     

行人碰撞事故中颈部肌肉主动力对头部损伤的影响

本文旨在研究不同碰撞速度和行人步态条件下颈部肌肉主动力对行人头部损伤的影响。首先，采用湖南大学头颈HHNM-Ⅲ模型，取代LSTC假人模型头颈部分，构成行人混合假人模型并运用尸体实验数据验证该混合模型的有效性。然后运用该模型进行仿真，以分析不同碰撞速度下，撞击侧腿后摆和撞击侧腿前迈两种行人步态对行人头部损伤的影响。结果表明：在低速碰撞下，颈部肌肉会降低头部的运动幅度，但会使头部损伤风险增大；撞击侧腿后摆步态下的行人头部损伤比撞击侧腿前迈的步态严重；在高速碰撞条件下，颈肌对头部损伤的影响较小。     

正面碰撞试验中假人头部及胸部受力分析方法的研究与应用

通过对碰撞试验中的假人运动情况及假人头部、胸部受力情况进行分析,针对假人头部和胸部提出了"合力及合外力"的分析方法.该分析方法可用于安全气囊开发、转向盘刚性设计和安全带的选配工作.以某车型安全气囊第一次和第二次台车试验中假人头部所受安全气囊作用力、胸部X向合力和安全带力分析为例,证明了该分析方法的有效性.     

驾驶员侧50%假人约束系统配置5%女性假人伤害研究

在L车型开发后,进行了3次正面碰撞试验,对基于50%假人开发的约束系统对5%假人的保护效果进行了研究。3次正面碰撞试验分别为驾驶员侧分别为50%假人和5%假人,安全气囊和安全带预紧功能正常起爆;驾驶员侧为5%假人,但安全气囊和预紧功能不起爆。研究结果表明,基于50%假人开发的约束系统,对5%假人的头部和胸部依然具有较好的保护作用,但对5%假人的颈部伤害较重,可通过对安全气囊分级起爆、调整拉带设计等方法进行优化;安全气囊不起爆方法不可取。     

国内某车型小偏置碰撞假人伤害分析与研究

本文研究了国内某车型小偏置碰撞试验中假人的运动过程及头部、颈部、胸部与下肢部位的伤害机理与考核指标,这些指标反映车身碰撞特性、乘员约束系统特性及两者间的匹配这三个方面的综合性能,论文对假人的伤害进行了详细分析,同时提出了相关改进方向,为车型开发设计及安全性能改进提供参考。     

碰撞试验中假人头及胸受力分析方法初探

通过对碰撞试验中的假人运动情况及受力情况进行分析,针对假人头部和胸部,提出了"合力及合外力"的分析方法,为安全气囊的研发、方向盘及安全带的选配提供了有力的理论支持.     

能够模拟颈部肌肉主动力的混合假人模型

构建了具有颈部肌肉精确几何结构和主被动响应的混合假人有限元(FE)模型,以便研究前碰撞形式下,肌肉作用下的颈部损伤机理,这对于汽车乘员保护安全性设计很重要。用已建立并验证的50百分位男性有限元头颈部生物力学模型,来替换50百分位男性HybridⅢ假人原有头颈部;采用美国海军生物力学实验室15g前碰撞志愿者台车实验数据,对该模型进行验证。结果表明:模型输出的头部质心线加速度、角加速度、头部转动角度、以及颈部转动角度,均能较好地拟合实验通道曲线。因此,该模型可用于车辆交通事故中人体头颈部损伤生物力学研究。     

混合Ⅲ型50百分位假人头部有限元模型建模与对比研究

针对已公开的HybridⅢ第50百分位假人头部有限元模型过于简陋和网格尺寸过大的问题,建立了5种不同网格尺寸的Hybrid Ⅲ 50百分位假人头部有限元模型.通过模型有效性验证发现,当网格尺寸大于10mm时由于沙漏能过大而导致模型仿真失效;等于4mm时模型接近于可能仿真失效;小到2mm时模型沙漏能得到了较好的控制且整个头部模型有很好的细节表现.具有该网格尺寸的头部模型较适用于头部接触碰撞的仿真,且可用来建立整体碰撞假人模型.在对头部皮肤与头盖骨之间接触特性的研究中发现,定义了头部皮肤与头盖骨之间的接触使仿真HIC值非常接近于试验值,消除了未定义接触时产生的约20%的误差.     

提高某座椅防挥鞭伤性能的优化方案

正对一款现有的座椅做提高防挥鞭伤性能的改进优化方案。基于C-NCAP 2015试验方法和评价机制对该款座椅进行鞭打试验,并分析试验结果,了解到失分项在于NIC值、上颈部剪切力和下颈部拉力,并且有向上窜动的现象,可以通过改变头部与头枕之间的间隙和高度来改善颈部受力情况。最终,通过头枕杆向前弯折以及抬高头枕高度来实现改善头后间隙,有效减小颈部挥鞭伤害情况。     

追尾碰撞主动头枕的控制策略研究

追尾碰撞事故导致挥鞭伤,造成了很大的社会经济支出。根据生物力学的研究成果,在追尾碰撞发生时,减小头枕与头部的水平距离可以降低挥鞭伤的程度。为了弥补传统纯机械主动头枕响应滞后的不足,采用机电结合的方法,根据自主巡航系统提供的信息,提前判断并启动头枕,从而保护乘员。分析了追尾碰撞中颈部的保护策略,研究了追尾防撞和预警算法,根据基于安全间距的追尾防撞模型和安全度评定算法编写了可视化的判断算例。算例具有如下功能:根据输入的跟车信息判断安全度;追尾碰撞NIC值的估算;碰撞后两车的运动追踪。