头颅撞击发动机罩板的危害性研究

根据赫兹接触定律和头皮的粘弹性特性对撞击吸能的影响，建立了由各向同性材料组成的球壳模型撞击四边简支的矩形板的动态响应模型，该模型仿真结果与试验结果吻合的较好，同时依据头部损伤的评价标准，分析了碰撞速度，碰撞角度，撞击质量，头部的直径，被撞结构的厚度以及撞击的位置等对头部损伤的影响，对有保护行人头部功能的车身结构设计将会起到一定的指导作用。     

横向撞击荷载下钢筋混凝土桥墩动力响应研究

运用拉格朗日动力方程和结构力学原理,研究了横向撞击作用下桥墩的动力响应,得到了横向撞击作用下桥墩动态弯矩、动态剪力以及动态应变的表达式,并分析了影响桥墩撞击作用下动内力的主要影响因素,计算结果与试验值符合较好。为研究桥墩横向撞击下桥墩的动力响应提供了一定的参考。     

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。     

基于SAE J2114翻滚试验的THUMS人体模型损伤研究CSCD

研究了台车翻滚试验中驾驶员侧人体动态响应,再现无约束状态下人体头部、颈部真实损伤情况。基于THUMS人体模型进行人体损伤模拟,运用LS-DYNA有限元仿真方法,在Ford Explorer有限元模型的基础上建立整车翻滚模型,将仿真结果与碰撞测试数据库中SAE J2114某台车翻滚试验结果进行对比。结果表明:前1.1 s内,驾驶员颅骨和颈椎骨折风险较小,但是颅脑有损伤的可能性。因此,该模型能反映实际翻滚事故中的乘员损伤趋势和车辆碰撞特性。而且利用THUMS人体模型能模拟乘员的运动响应,可直观地描述人体的受伤部位,但是HybridⅢ50%男性假人颈部不能如实反映人体在翻滚中动态响应。     

钢-复合材料组合防撞装置在不同船舶撞击下的性能分析

为了解船-桥碰撞过程中组合防撞装置的防护能力,以东洲湘江大桥为背景,设计一种新型钢-复合材料组合防撞装置(由钢-复合材料迎撞面、复合材料分隔板、内部耗能填充材料和复合材料背撞面组成),采用LS_DYNA软件建立船-防撞装置-桥梁三者有限元模型,分析带球艏船舶、驳船不同水位撞击下有无防撞装置的桥墩结构响应。结果表明:未设防撞装置时,2类船舶撞击下结构响应均较大,相较于带球艏船舶,驳船撞击力峰值较大(10号墩撞击力峰值为17.53 MN);与低水位、平均水位相比,高水位撞击下结构响应较大。设置防撞装置后,带球艏船舶撞击力峰值平均减小30%,驳船撞击力峰值降幅可达54.2%,其他结构响应也明显降低。该防撞装置降低了桥墩结构响应和船舶损伤,具有较好的防撞能力。     

人车相撞头部伤害影响因素仿真分析及试验

在汽车与行人碰撞事故中,行人头部伤害是造成行人重伤或死亡的主要原因。采用有限元三维实体建模技术,建立了发动机罩和包括头皮、头骨两层球体结构的行人头部有限元模型,分析了头部与发动机罩的瞬态大变形非线性撞击响应,得到了头部与发动机罩相撞时的速度、位置及头部质量、发动机罩的厚度、摩擦因数等因素对头部伤害的影响规律,并对铝质与钢质发动机罩作了比较,结果表明铝质发动机罩对行人头部具有更好的保护效果。     

安全至上 VOLVO汽车的全面安全设计理念

世界上智能化程度最高的撞击试验人体模型 VOLVO用于车辆撞击试验的人体模型制作得与人体本身一模一样——相同的体重，相同的体型和四肢比例，模型的头部以及诸如颈部，膝盖和胸部等其他部位像真人一样可对所承受的压力作出反应。     

南城大桥桥面铺装可靠性分析

以南城大桥的工程实践为背景,将确定性分析与可靠性分析相结合,运用复合材料层板理论空间有限元方法和序列响应面分析技术,对南城大桥桥面铺装可靠度进行分析研究,并将研究结果运用到桥面铺装的设计实践中。     

基于事故再现的骑车人与行人各部位损伤的对比研究

选取与汽车碰撞事故发生后人体与发动机罩接触并被抛出的57例电动自行车事故和64例行人事故,用PC-Crash进行再现,读取人体头部、胸部、大腿和小腿4个部位的损伤数据。利用现有模型对所得数据进行验证后,通过处理和对比的结果表明,同等条件下,骑车人头部损伤风险低于行人,当车速低于47km/h时,骑车人胸部的损伤风险高于行人,而当车速高于47km/h时,骑车人胸部损伤风险低于行人。在大多数速度工况下,骑车人下肢损伤风险均高于行人;损伤来源方面,骑车人和行人头部损伤大体上均来源于车辆撞击,骑车人胸部损伤的来源没有明显的倾向性,而行人胸部损伤在车速低于42km/h时主要来源于地面撞击,车速高于42km/h时主要来源于车辆撞击。骑车人下肢和行人大腿的损伤来源于车辆撞击,而行人小腿损伤来源则随车速高低而异。     

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。     

玄武岩纤维/铝合金层合板低速冲击性能及应用研究

制备一种玄武岩纤维/铝合金层合板复合结构,通过试验和仿真,探讨该复合结构的拉伸、压缩、剪切、弯曲和抗冲击特性。采用连续壳单元模拟纤维层,建立低速冲击仿真模型,从能量吸收、接触力和层合板损伤程度3个方面,研究铺层结构和冲击载荷角度对纤维金属层合板抗冲击性能的影响。最后,将纤维金属层合板应用于发动机罩外板,进行发动机罩静态刚度和行人头部碰撞仿真分析。结果表明,与原发动机罩相比,纤维金属层合板发动机罩的弯曲刚度和扭转刚度均有不同程度提高,行人头部保护性能得到改善。     

用于儿童头部损伤生物力学研究的碰撞理论模型建立及验证

机动车事故和跌落等碰撞工况是造成儿童头部受伤的重要原因，研究碰撞过程中儿童头部的动力学响应对于头部损伤的预测具有重要意义。头部动力学模型能够快速预测不同碰撞场景下头部动态响应结果并进而预测头部损伤风险。首先，建立考虑颅骨及皮肤厚度和形态曲率的儿童头部碰撞理论模型用于预测儿童头部在碰撞工况下的响应。然后，通过儿童头部CT扫描提取颅骨及皮肤几何结构，对颅骨和皮肤三维重建后进行分割和定量离散，分别得到能描述颅骨内侧、颅骨外侧及皮肤形态的离散点集群，通过计算得到碰撞点周围的平均曲率与厚度，基于建立的头部碰撞理论模型可计算不同碰撞位置(不同厚度和曲率)的碰撞力。最后，通过碰撞试验对建立的碰撞理论模型进行验证，使用不同年龄的小型猪头部作为儿童头部的代替品进行碰撞试验，将试验结果与上述建立的理论模型对小型猪头部碰撞响应的预测结果(基于小型猪头部的真实的形态曲率、皮肤和颅骨厚度数据)进行对比。研究结果表明：建立的理论模型可以较为准确地预测碰撞脉宽和最大碰撞力；提出的儿童头部碰撞动力学理论模型能够快速预测头部不同碰撞位置的动力学响应，可以为儿童头部损伤的进一步研究提供参考和理论支撑。     

预测与降低柴油机油底壳辐射噪声方法的研究

介绍了一种针对车用柴油机油底壳辐射噪声预测和降低的方法,通过有限元/边界元法预测油底壳结构的动态特性、频响特性以及辐射声功率级,同时考虑油底壳中润滑油的流固耦合作用,提出在油底壳上布置加强板和使用复合材料的方法降低该油底壳的辐射噪声声功率级。     

冲击荷载作用下不设搭板路桥过渡段的动力响应分析

针对桥头跳车引起的冲击荷载问题,运用有限元软件,对不设搭板的路桥过渡段在冲击荷载作用下动力响应进行分析,得到不同台阶高度、车速及轴重作用下不设搭板路桥过渡段的路表弯沉、基层底拉应力以及路基顶面压应变等力学响应值。结果表明:冲击荷载作用下路表弯沉、基层底拉应力及路基顶面压应变等指标均大于静载作用下的力学响应值,路面结构设计时,应在静载作用下路面力学响应值的基础上乘以相应的动载系数。     

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。     

微型客车顶盖冲压成型用复合材料模具及制造工艺

介绍了微型客车顶盖冲压成型用复合材料模具的结构及其制造工艺。该模具的凸、凹模均用复全材料制造，模架、围板、压力圈、镶条等用普通钢材制造。它通过曲在曲线线型压边圈及其上的阻力筋，在压力拉延的同时，压出流水槽，只用一道工谲即将整体式顶盖一次拉延成型。     

探究复合材料发动机罩的行人保护作用

为探究复合材料发动机罩行人保护的作用,需要在结构设计及优化的基础上,进行静态和动态性能的仿真分析,即在达到发动机罩静态性能指标的前提下,要满足动态行人保护头部碰撞的要求.由于动静态的性能要求难以同时达到,则需要不断地进行结构调整和仿真计算,以达到符合复合材料发动机罩静力学和动力学性能要求的目的,从而有效实现发动机罩部件的轻量化并提高整车的动力性能.     

Simulation and Visualisation of the Dynamic Behaviour of an Overhead Power System with Contact Breaking

For high speed rail traffic it is necessary to design overhead power systems which minimize the contact loss between pantograph head and contact wire. To predict how different design solutions will behave it is favourable to model and simulate the dynamic behaviour. In this paper a model of an overhead power system is specified and used in simulation. The model is suitable for simulation with contact loss since it includes specifications of impact conditions between pantograph head and contact wire. Two sets of equations of motion are specified, one for the contact case and one for the non-contact case. The model also includes lateral movement of the wire due to the zigzag span and friction between the pantograph head and the contact wire. It is shown how to make animations of the system behaviour using a MCAE-system. The animations are made using a geometrical model of the system together with results from numerical simulations.

Through the examples provided, use of the mathematical model and the geometrical model is presented. The response is visualised as time histories and phase plane diagrams of different coordinates and as animations of the total system response. The different types of visualisations make an excellent combination when studying the system behaviour of different design solutions.

In one example, simulation using the linearised set of equations gives the same results as simulation using the set of fully nonlinear equations, due to periodic response and the simple alternation of contact conditions. It is shown that the situation when any of the parameters vary suddenly is possible to simulate using the fully nonlinear equations of motion.