正面碰撞时轿车后排乘员的保护

为提高轿车后排乘员在发生正面碰撞时的安全性,文章利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立包括某轿车车体、安全带和假人的乘员约束系统正面碰撞模型,并与碰撞试验结果进行对比,验证了模型有效性。利用该模型对安全带形式和座垫角度对乘员的HIC、胸部3ms加速度和左右大腿力等损伤值的影响进行了比较,表明使用3点式安全带同时匹配座垫倾角25°的方法,能使头部损伤下降59%,胸部伤害下降20%,腿部损伤下降70%,有效提高后排乘员的安全性。     

假人主要伤害值对等效双梯形减速度曲线的灵敏度分析

文中利用同时配置气囊和安全带、只配置安全气囊以及只配置安全带的3种不同正碰台车试验的MADYMO数学仿真模型,分析了等效双梯形曲线不同特征参数对假人头部HIC值、胸部3ms累积加速度以及胸部变形量等3种伤害值的影响.     

基于DOE的儿童乘员约束系统约束路径优化

为优化安全带固定式儿童乘员约束系统(CRS)安全带设计,用"试验设计方法(DOE)",优化约束路径参数。用CRS有限元模型,建立Hybrid III 3岁儿童假人正面碰撞仿真模型,用台车试验结果进行了验证。改进了CRS骨架结构,用正交试验设计,研究安全带导向环固定位置、骨架座椅厚度及儿童乘员与五点式安全带之间的摩擦因数等因素,对头部伤害指标(HIC15)值、胸部合成加速度、胸部垂直加速度等损伤参数的影响。结果表明:头部前倾位移量,从高于法规限值(550 mm)的1.5%,降到低于限值的15%。安全带导向环固定位置是最为敏感的因素;因此,优化导向环固定位置及降低摩擦因数,可减少头部最大位移量。     

正面碰撞条件下驾驶员安全气囊的匹配优化

为实现正面碰撞条件下驾驶员安全气囊的匹配优化，建立了某小型纯电动汽车的安全气囊有限元模型及其简化乘员约束系统模型，利用静态展开试验验证了模型的准确性，通过对安全气囊的气体质量流量缩放率、点火时刻等 7 个参数对乘员加权伤害指标（WIC）的灵敏度进行分析，确定了气囊主要优化参数。设计三因素七水平的正交试验，考察优化参数对 WIC、头部伤害指数（HIC）、胸部 3 ms 合成加速度及胸部压缩量的影响等级，利用极差分析确定气囊初步及局部匹配时参数调整优先顺序。构建气囊变量与 WIC 的高阶多项式代理模型，确定了气囊最优参数组合。结果表明，优化后 WIC 下降14.92%，乘员保护效果明显提高。     

人车碰撞交通事故中行人伤害程度仿真研究

为研究行人在人车碰撞交通事故中伤害程度的数量关系,应用PCcrash软件模拟100组车辆碰撞行人交通事故,获得行人头部和胸部的加速度和受力情况,计算头部HIC值及胸部3ms合成加速度值;并将碰撞时车辆速度、制动减速度、行人身高和体重作为变量,回归分析与头部HIC值及胸部3ms合成加速度值的关系,得到碰撞时行人伤害程度方程;通过实例验证方程的有效性较高。     

台车加速度波形对3岁儿童损伤风险影响的研究

用不同长度的圆形薄壁吸能管和不同质量的台车,采用有限元分析和台车试验进行拟合,获得FMVSS213规定的动态试验台车碰撞加速度波形。将所得的台车加速度波形和已有的ECE R44台车加速度波形,加载到放置有Q3儿童有限元模型的两种(汽车安全带和ISOFIX固定式)背带式前向儿童约束系统碰撞仿真模型中,通过仿真,分析了加速度波形对3岁儿童乘员的运动学响应和损伤参数的影响。结果显示,加载FMVSS213加速度波形的儿童乘员的前向运动学响应比加载ECE R44加速度波形约提前20ms。加载FMVSS213加速度波形的头部前向位移、HIC15和头部与胸部的加速度均大于ECE R44工况。两种工况的上颈部轴向力和胸部压缩量无显著差异,但上颈部轴向力均大于法规限值(1 705N),而胸部压缩量均小于法规限值(53mm)。研究结果表明,FMVSS213动态加载试验对儿童约束系统的安全性评价要求更高,可为儿童约束系统的设计提供参考依据。     

腹部塞块刚度对女性乘员损伤参数及下潜的影响

乘员腹部损伤是汽车碰撞事故中常见的损伤类型,其中,5百分位女性乘员身材较小,易发生下潜。该文研究了腹部塞块刚度对女性乘员损伤参数以及下潜趋势的影响。基于有限元仿真软件LS-DYNA,建立了混III 5百分位女性假人与模拟实车全宽正面碰撞的台车仿真模型,使用单一变量控制法。结果表明:腹部塞块刚度值在25%内增大,乘员头部质心加速度峰值﹑15 ms头部伤害允许指标(HIC)﹑盆骨后转角峰值呈现上升趋势;腹部塞块刚度值在25%内降低,乘员头部质心加速度峰值﹑HIC15﹑盆骨后转角峰值也呈现不同程度的上升趋势。腹部塞块刚度对乘员胸部变形量和加速度影响较小。因此,腹部塞块刚度值在标准刚度值的25%内增大或减小,乘员损伤都在一定程度上增大,下潜趋势增强。     

正面碰撞安全带约束系统开发与试验验证

详细介绍MADYMO安全带及正面碰撞模型的建模流程;并利用此模型,从乘员运动姿态、头胸部伤害响应值和非约束系统效率等方面,对比不同安全带预紧器、限力器模型对乘员的保护效果。计算结果表明,利用预紧器消除安全带的初始松弛量,可显著提高乘员的非约束系统效率,并有效降低人体损伤值;在预紧量相同的情况下,锁扣预紧器的非约束系统效率优于卷收器预紧器;利用限力器可减轻胸部载荷。     

某车型正面碰撞性能提升

本文针对某车型偏置碰中主驾小腿生存空间不足的问题,对前围侵入量的3个关键影响因素进行优化,提出了提高机舱的吸能能力,提高前围的抗变形能力和乘员舱强度的优化思路,通过对B柱加速度曲线、前围侵入量、门框压缩量3个指标进行评估,得出了最佳的优化方案。同时针对乘客安全气囊保护效果较差的问题,对其支撑性、保护范围以及与乘客接触时刻进行优化,搭配减小安全带限力值,来改善乘客胸部压缩量。通过仿真和实车验证,优化效果显著,为后续项目的整车正面碰撞性能提升提供了一种有效的优化思路。     

车体正面碰撞加速度波形优化设计研究

为了研究正面碰撞下具有较低乘员惯性载荷的理想车体碰撞加速度波形,利用多刚体动力学模型与遗传算法相结合的方法,以乘员胸部3 ms加速度最小化为目标函数开展优化设计,得到了碰撞初始时期峰值高、中期持续降低,后期再次升高的"三阶形"最优碰撞加速度波形,仿真结果表明,在其作用下,乘员胸部3 ms加速度及主要部位的损伤风险均明显降低,最优车体碰撞加速度波能有效降低乘员在正面碰撞中的惯性载荷。     

微型轿车安全带系统优化与验证

通过实车试验数据分析,讨论了微型轿车无气囊条件下的乘员伤害.使用Madymo分析方法对安全带参数进行了优化,提出使用限力安全带降低伤害值的方法.台车验证表明,对于刚性很强的尺寸紧凑型微型轿车,使用限力式安全带,可以有效降低正面碰撞头部加速度,使车辆正面碰撞乘员保护达到中国法规要求.     

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。     

车辆正面碰撞中乘员舱结构耐撞性研究

从安全角度考虑乘员舱是乘客的生命舱。利用HperWorks软件建立乘员舱正面碰撞仿真模型,依据乘员舱内部三维空间压缩量、左侧门框变形量、B柱加速度三个指标,分析乘员舱在正面碰撞中的耐撞性能。结果表明:在正面碰撞中,乘员舱在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向最大压缩量分别是233.66mm、49.67mm和222.61mm,三维空间压缩量在允许范围内,但在X轴、Y轴方向仍有优化空间。从左侧门框变形量、B柱加速度变化曲线分析,乘员舱的耐撞性能也符合C-NCAP的要求。     

正面碰撞试验中坐垫刚度均匀性对乘员伤害影响研究

为提高汽车座椅坐垫的安全性,对坐垫刚度前后一致和前高后低的两款座椅进行了台车试验研究,结果表明,坐垫刚度前高后低将会造成乘员骨盆发生"二次碰撞",导致乘员的胸部加速度幅值和压缩变形量增高,颈部张力增大,同时带来安全气囊触底风险,最终造成乘员上半身的伤害相应加重。因此在选配座椅时,应尽可能选择坐垫前、后刚度接近的座椅。     

基于2021年版C-NCAP的儿童伤害评估及开发策略

为提高整车正面碰撞减速度波形与儿童座椅的匹配保护效果,以2021年版中国新车评价规程为基础,对比分析了正面碰撞试验高、低性能车体减速度波形对Q3儿童假人胸部伤害的影响,发现碰撞前、后部幅值均匀的车体减速度波形更有利于儿童座椅安全性能的匹配,基于乘员载荷准则及已有试验数据进行了验证分析,获得理想减速度波形的相关设计目标为车体载荷准则值≤26.5 g、人体自由向前移动65 mm时对应时刻≤35 ms、人体受约束向前移动235 mm时对应时刻≥95 ms,建议采用ISOFIX通用及半通用儿童座椅、大延伸率儿童座椅安全带,并适当提高儿童座椅安全带上固定点高度。     

基于台车试验方法的某微型轿车乘员约束系统改进设计

在试验基础上对某微型轿车无气囊条件下的约束系统进行优化,分析了座椅、转向盘和安全带的动态特性,提出了减小乘员伤害值的改进方案.通过台车试验证明,该微型轿车正面碰撞乘员保护达到中国法规要求,改进方案正确和有效;对于刚性很强的尺寸紧凑型微型轿车,弱化碰撞时头部接触位置的转向盘轮缘,并使用限力式安全带,可以有效降低正面碰撞头部加速度.     

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。     

侧面碰撞远端老年乘员损伤研究

为探究欧洲新车评价规程（Euro-NCAP）侧面碰撞条件下远端老年乘员的运动学响应和损伤机理，首先利用老年人体模型CHARM-70建立台车模型，然后建立整车AE-MDB侧面碰撞和侧面斜柱碰撞有限元模型，进行整车碰撞仿真并提取非碰撞侧B柱底部加速度脉冲，最后，基于THUMS＿AM50＿V4.0人体模型和老年人体模型CHARM-70建立单乘员和双乘员台车仿真模型，进行AE-MDB侧面碰撞和侧面斜柱碰撞仿真。结果表明：在侧面碰撞中，安全带无法有效限制远端乘员因惯性而导致的侧向偏移；在单乘员台车仿真中，远端老年乘员头部和颈部损伤值远小于阈值，但胸部出现大面积严重肋骨骨折；在双乘员台车仿真中，远端老年乘员的头部和胸部出现严重损伤。     

全承载式客车正面碰撞安全性的改进

研究了国内某量产全承载式客车的正面碰撞安全性,并改进其设计。采用有限元方法和多体动力学方法,建立了该客车的仿真模型、驾驶员约束系统仿真模型,进行了50 km/h正面碰撞仿真研究。客车的结构改进包括:在客车前端增加了吸能结构;为驾驶员约束系统匹配了安全带以及安全气囊。对改进后的模型进行了50 km/h正面碰撞仿真,计算了假人头部损伤值、胸部压缩量、大腿部伤害值。结果表明:改进后该客车50 km/h正面碰撞安全性有了较大提高,驾驶员损伤参数值均在乘用车正面碰撞乘员保护法规(GB11551-2003)参考值范围内。因此,将50 km/h作为客车正面碰撞试验速度在理论上具有可行性。     

微型客车乘员约束系统的仿真研究及碰撞损伤防护

应用多刚体动力学和有限元理论,在MADYMO软件中建立了包括车体、安全带、安全气囊和假人的微型客车驾驶员约束系统模型.综合考虑安全带、安全气囊参数对模型进行调整,较真实再现了正面碰撞试验过程,并完成了对乘员头部伤害指数、胸部性能指标和大腿性能指标的仿真计算.与实车碰撞试验结果对比可知,该模型满足了工程计算要求.