面向行人下肢保护的蜂窝铝吸能结构优化

建立了行人小腿与某乘用车前端结构的碰撞有限元模型,而仿真分析发现行人腿部损伤指标在保险杠正中心Y_0处的胫骨加速度峰值和靠近吸能盒Y_(390)处的胫骨加速度峰值与膝部弯曲角峰值均超过了安全阈值。为改善汽车行人下肢保护性能,根据该车前端吸能空间设计了6种不同蜂窝胞元边长、5种不同蜂窝胞元厚度的蜂窝铝吸能结构,通过分析30组蜂窝铝吸能结构在Y_0处所对应的行人腿部综合伤害指标和比吸能的变化趋势,确定了对行人腿部保护性能较好的蜂窝铝胞元边长为14 mm。然后以吸能盒位置Y_(390)处行人腿部综合伤害指标最小为优化目标,运用软件Hyperstudy和LS-DYNA集成优化的方法以蜂窝铝吸能结构前盖板与蜂窝芯的厚度为变量进行优化。优化后靠近吸能盒Y_(390)处和保险杠正中心Y_0处的行人腿部3项伤害指标均大幅降低,且满足法规安全阈值要求,优化后的蜂窝铝吸能结构有效地改善了该车的行人下肢保护性能。     

面向行人综合保护的汽车前部结构参数优化

针对行人头部和下肢的综合保护,建立了行人汽车碰撞的多刚体模型.选取保险杠、发动机罩和风窗玻璃等的诸多几何参数作为设计变量,以行人头部和下肢损伤指标最小为优化目标,采用基于Pareto最优的多目标遗传算法对汽车的前部结构参数进行了优化.结果表明,发动机罩与水平面的夹角对头部损伤影响最大,保险杠离地高度对下肢损伤影响明显,优化得到的3组结构参数对行人综合保护有较好的效果.     

基于汽车前端刚度分析的降低小腿加速度快速设计方法

现行法规用行人小腿模块碰撞试验方法来评估汽车的行人腿部保护性能,对汽车前端结构的设计提出了新的要求.本文中提出了一种基于刚度的控制策略,以辅助工程师快速确定导致小腿加速度峰值超标的原因.通过前端结构不同位置、尺寸和刚度参数的组合,进行了24个有限元碰撞模拟,分析了前端结构各设计参数对其综合刚度以至加速度峰值的影响.最后给出该策略在某实际车型的应用实例.     

某轻型客车行人保护改进的试验研究

根据GTR 9对某一轻型客车进行刚性腿型碰撞试验。结果表明:与胫骨接触的车辆前端结构刚度对小腿上端加速度、膝部最大动态弯曲角度、膝部最大动态剪切位移都有较大影响;通过对车辆纵梁和前横梁添加薄壁钢可有效降低行人小腿和膝部损伤。     

基于EuroNCAP V6．2行人保护小腿碰撞优化

为减小人车碰撞时对行人小腿的伤害,文章基于某车型E-NCAP星级性能提升,采用虚拟仿真与试验测试有效结合的方法,对失分点碰撞过程和失分原因进行分析,确定降低低速吸能盒刚度的优化方向。通过对该车型的优化,有效减轻了行人小腿伤害。优化后,胫骨加速度降低55．40％,膝部弯曲角度降低69．5％,膝部剪切位移降低3％,提升了该车型行人保护性能,为后续设计提供了参考。     

基于行人保护要求的汽车保险杠设计概述

保险杠是汽车最前端部件,在碰撞发生时,与行人第一时间接触,因此在整车行人保护性能中占据重要地位。文章从行人保护的角度对汽车保险杠的设计进行探究。着重阐述了,通过哪些途径以及何种结构优化方式,可以在保险杠设计过程中最大化满足行人保护性能的要求,以及未来的发展趋势。     

序列二次规划法在行人小腿保护的保险杠系统优化中的应用

建立汽车保险杠系统的多体模型,确定了影响行人腿部伤害的保险杠系统主要设计参数。建立相应的有限元模型,并采用LS-DYNA软件进行仿真分析。根据正交试验法得到的数据拟合出胫骨加速度、膝盖弯曲角度和剪切位移3个行人小腿伤害指标的目标函数,然后利用序列二次规划法依次对它们进行优化,最后得到了一组最优参数的保险杠系统设计,满足了法规要求,降低了行人腿部伤害值。     

乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究

在MADYMO中建立了汽车前端结构的多体简化模型.利用Modefrontier进行了参数灵敏度分析以及不同工况下的优化设计.分析了汽车前端结构参数对行人腿部碰撞性能影响的规律性,并在吸能块和副保险杠支撑系统方面.总结出一些通用的有利于行人腿部保护的乘用车前部结构设计方法和改善建议.对某款车型的腿部保护设计进行了改进,改进后其腿部保护性能有了大幅提高.     

基于行人腿部伤害指标的保险杠参数分析

分别建立了行人腿部和用于计算行人碰撞的车辆有限元模型。采用正交设计方法,研究了吸能泡沫Z向偏置、副保险杠X向位置、副保险杠厚度和副保险杠强度等参数对行人腿部伤害的影响。结果表明,4个参数对胫骨最大加速度与膝盖最大弯曲角影响的重要程度一致,但影响趋势相反。     

基于Flex-GTR腿型的乘用车前端造型设计

为减小人车碰撞中对行人小腿的伤害,考虑到柔性腿型碰撞性能要求,文章利用简化的汽车前端模型对乘用车发动机罩前缘、前保险杠上部以及前保险杠下部区域造型特点进行模拟分析。结果表明:前保险杠下部(LBRA)高度主要影响胫骨弯矩(T1～T3)大小;LBRA离地间隙越小,越有利于控制腿型运动姿态,对降低膝盖韧带拉长量和T1～T3较为有利;减小BL值有利于控制膝盖前十字韧带(ACL)的拉伸及T1与T2值;BLEH值对膝部韧带及胫骨弯矩影响不大。说明汽车前端造型对柔性小腿碰撞性能有重要影响,为以后新车造型设计提供了参考。     

基于Euro-NCAP评价规程行人柔性腿型碰撞试验

为了减少行人小腿碰撞伤害,参考2014年版的欧盟新车评价规程(Euro-NCAP),对某车型进行柔性腿型(Flex-PLI)碰撞试验;评估了行人小腿碰撞得分,以此来分析影响胫骨伤害及膝部伤害的关键因素。结果表明:车辆前端与胫骨接触位置结构刚度对胫骨弯矩值影响较大;膝部韧带伸长量与膝关节上部及下部相对运动有关。因此设计时,应避免因车辆前端结构刚度过强导致胫骨弯矩超标准;应通过调整膝关节上部及下部侵入量来改善膝部韧带伸长量。这些结论,可为改进车辆前端设计提供参考。     

集成式行人下肢保护结构设计与优化

行人下肢是人车碰撞事故中最容易受到伤害的部位,ECE法规、NCAP评价规程等均采用行人下肢碰撞模块Flex-PLI撞击车辆保险杠的方法进行车辆的行人下肢保护性能评价。文章介绍了行人下肢损伤机理、Flex-PLI碰撞模块的结构特点以及NCAP评价方法,建立概念模型,分析了车辆前端结构参数对于FlexPLI伤害值的影响,并根据结构参数敏感性提出了行人下肢保护的设计要点。在此基础上,基于上汽某车型实现了一种减重、降本的集成式行人下肢保护结构,经济效益增加明显。     

行人-车辆碰撞中六岁儿童下肢损伤分析及预测

为揭示汽车-行人碰撞事故中车辆前端结构和速度对儿童行人下肢损伤的差异成因及损伤机理，本研究应用符合我国体征且具有详细解剖学结构的六岁儿童行人损伤仿生模型（TUST IBMs 6YO-P），设置了32组涵盖4类常见车型和8种碰撞速度的汽车-行人碰撞仿真，分析下肢运动学和生物力学响应，采用非线性回归建立预测模型对下肢损伤进行评估。结果表明，碰撞速度对儿童下肢长骨骨折和膝关节损伤有直接影响，汽车前保险杠高度影响股骨的损伤程度和膝关节弯曲角度，扰流板离地高度影响胫、腓骨损伤的严重程度。分析膝关节弯曲角度和韧带断裂数据，得出当膝关节弯曲角度分别超出25.9±0.9°、38.6±0.7°、43.2±0.2°时，撞击侧内侧副韧带（MCL）、前交叉韧带（ACL）、后交叉韧带（PCL）发生断裂，基于碰撞速度和前保险杠高度建立的膝关节弯曲角度预测模型，经反求验证该模型可以有效预测膝关节损伤。综合儿童行人下肢长骨骨折评价参数和所建立的小腿弯矩预测模型，发现碰撞速度高于17.94 km/h将会造成儿童小腿骨折。该研究为行人安全法规制定、行人保护装置研发、AEB系统设计和数字化测评提供科学的参考依据。     

聚丙烯复合材料发动机罩盖行人头部保护优化设计

为研究车辆与行人发生碰撞时汽车发动机罩盖对行人头部的保护性能,减少人车事故中行人的受伤害程度,建立了行人头部冲击器撞击发动机罩盖的有限元模型,分析了行人头部冲击器撞击相同结构的聚丙烯复合材料、钢制发动机罩盖的行人头部保护性能,比较了不同材料发动机罩的吸能特性,探究了发动机罩盖影响头部HIC值的主要影响因素。设计3因素2水平的正交试验,利用LS-DYNA依次进行了试验的仿真计算与分析,确定了各影响因素对头部HIC值的影响顺序,并对复合材料发动机罩盖的结构参数进行了优化调整。为降低复合材料发动机罩盖的头部碰撞损伤相关加速度值,增加其吸能特性,对翼子板进行了局部结构优化设计。结果表明:经过局部优化,铰链结构能使碰撞区域远离行人头部与翼子板尖角处碰撞最为激烈的发动机罩铰链边缘区域;弱化翼子板侧边垂直尖角的结构,能够起到一定的吸能作用,对行人起到保护效果;改进后的长玻纤增强聚丙烯复合材料发动机罩盖的质量相比原来降低51.5%,更有利于满足对车身的轻量化要求,增加车辆燃油经济性;对长玻纤增强聚丙烯复合材料发动机罩盖的静态刚度进行了分析,扭转刚度得到增加,弯曲刚度和侧向弯曲刚度值变化在10%范围内,符合设计要求。     

泡沫与塑料静态压溃分析及在行人小腿碰撞中验证

研究了行人保护小腿碰撞时,车辆前端材料的吸能性能。先对3种不同密度的泡沫和1种塑料,进行静态压溃性能试验。在此基础上,选择吸能较好的30 g/dm3的泡沫和这种塑料,在某款运动型多功能车(SUV)车上,测量了行人保护小腿碰撞试验中样件的吸能性能。结果表明:静态压溃试验中,该种塑料的整体性能优于泡沫,塑料试验的峰值载荷、平均载荷、总吸能为泡沫试验的4倍以上,塑料试验的质量比吸能也高于泡沫的。因此,在相同吸能空间条件下,采用塑料作为车辆前端吸能材料,能够降低行人小腿胫骨加速度及膝部弯曲角,因而,有利于改善行人小腿碰撞安全性。     

基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构优化

在开发某车型时,参考2018版中国新车评价规程(C-NCAP)中柔性小腿(Flex-PLI)碰撞规则,运用计算机辅助工程(CAE)技术,对其前端保险杠结构进行优化。基于前端碰撞模型的简化模型,分析了前保险杠结构布置尺寸与碰撞伤害指标的相关关系,确定了优化方案,并通过CAE仿真分析验证了该优化方案的可行性。以上研究为改进行人保护柔性腿型碰撞的车辆前保险杠结构设计提供了参考。     

基于行人保护的SUV前保险杠防撞系统优化

为减小SUV车型在人车碰撞中对行人小腿的伤害,文章对SUV车型前保险杠造型进行了优化。分析了上支撑与下支撑布置和材料对小腿碰撞伤害值的影响,结果表明,当前保险杠上支撑安装位置处于小腿上部质心以下时,上支撑与小腿上部质心距离及上支撑材料对胫骨加速度值影响较大,上支撑与下支撑距离与下支撑材料对剪切位移影响较大。采用优化后的前保险杠防撞系统有效地控制了行人小腿伤害值,有利于该车型行人保护性能的提升,为以后SUV车型行人保护前保险杠防撞系统设计提供一些参考。     

SUV前端造型对行人下肢损伤影响的定量研究

为在造型设计阶段充分考虑汽车的行人碰撞安全性能,以提高汽车的开发效率和行人安全性,提取了77款SUV侧视图的轮廓线及其特征参数,构建并验证了SUV前端造型的简化有限元模型,并依据Euro NCAP评价规则进行行人安全性能仿真。以造型特征参数为自变量,损伤参数为因变量,采用多重线性回归分析方法分别对有无扰流板的两类车型筛选出对下肢损伤有显著影响的造型特征参数,并建立回归模型。分析结果表明,有前保险杠扰流板的SUV在造型设计时应增大保险杠中心离地高度、保险杠宽度和扰流板相对于保险杠的前伸量;无扰流板的SUV则应增大保险杠上参考线离地高度、进气格栅曲率半径,减小保险杠下参考线离地高度。建立在量产车型造型特征基础上的汽车前部简化模型通过Euro NCAP试验数据的验证,不仅能表征造型信息,也具备结构属性,对于结构设计前的造型设计具有指导作用。     

基于EuroNCAP行人头部保护的某SUV车型建模与优化

基于2013版本EuroNCAP行人保护5星评价标准,建立了某SUV车型前端结构有限元模型,利用头模撞击器,结合试验结果,对该sUv车型行人保护头部碰撞性能进行了试验和仿真分析,同时结合各个碰撞点的局部结构特征,对车身局部进行了有针对性的改进设计.结果表明,优化后的车身结构降低了头部模型碰撞加速度和HIC15值,提高了行人头部保护性能.     

基于行人保护的SUV车型前端造型设计研究

分别对SUV车型行人头部、腿部碰撞区域造型特点进行分析,提出发动机罩、通风盖板、翼子板、发动机罩前缘、前保险杠、散热器格栅的造型控制策略.同时提出前保险杠造型支撑区域概念,并利用MADYMO分析模型,在前保险杠前端零部件刚度一定的条件下,找出其最佳位置关系.结果表明,优化后的SUV车型前端造型可有效控制伤害值,有利于提高行人保护性能.