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。     

汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证

汽车正面偏置碰撞可变形壁障的LS-DYNA格式有限元模型采用壳单元建模,能够比实体单元模型更精确模拟其局部变形,在保证计算效率的前提下提高仿真精度.该模型不仅能够满足ECE法规静压强度的要求,且对于比整车碰撞更苛刻的各种部件碰撞工况如平面墙撞击、半面墙撞击、低位水平杆撞击、高位水平杆撞击、垂直杆撞击等,也能够很好地贴近试验曲线.通过模型验算,并与国外某实体单元模型进行计算效率和计算精度的比较,验证了模型的正确性和有效性.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

中国体征3岁儿童乘员损伤仿生模型在C-NCAP正面碰撞测试仿真中的应用EI北大核心CSCD

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构特征的中国3岁儿童乘员图斯特损伤仿生模型(TUST IBMs3YO-O),参照C-NCAP(2021年版)两种正面碰撞乘员保护动态试验,建立仿真模型。通过分析3岁儿童乘员在不同工况下的头部、颈部、胸部的运动学和生物力学响应,研究正面碰撞测评试验中3岁儿童乘员的损伤机理和不同工况下损伤的差异。结果表明:在运动学响应方面,与正面100%重叠刚性壁障(FRB)碰撞试验相比,3岁儿童乘员在正面50%重叠移动渐进变形壁障(MPDB)碰撞试验中损伤风险更大,且远离碰撞侧的儿童损伤更严重;在生物力学响应方面,FRB碰撞中,3岁儿童乘员头部下颌与胸部接触可能出现轻微脑震荡。MPDB碰撞中,儿童出现向左的横向运动,头部下颌与右侧胸部接触,导致生物力学响应峰值较大,可能出现轻微脑震荡、肋骨骨折、肺部挫伤等损伤。     

斜向撞击下Hybrid Ⅲ胸部的动力学响应与损伤评价

基于经验证的Hybrid Ⅲ有限元模型,进行假人胸部水平面内斜角度碰撞的仿真,对比了其在不同角度(30°,45°和60°)、不同速度的撞击下的动力学响应和变形特性,分析了Hybrid Ⅲ胸部斜向受载的生物逼真度。结果表明,HybridⅢ胸部斜向动力学响应不符合人体尸体响应要求,斜向载荷作用下假人胸部内置传感器的输出会显著低估了胸部可能遭受的伤害风险,容易得出错误的胸部损伤评估结论。     

侧面碰撞乘员损伤影响因素分析

开发了侧面碰撞乘员胸部、腹部和髋部损伤影响因素分析模型,并经过多工况试验验证.在该模型的基础上研究了侧面碰撞侵入速度、侵入形态以及车门内饰系统刚度特性对乘员损伤的影响.得出结论是:控制侧面结构侵入速度在8m/s以下,在胸部撞击之前推开乘员的髋部(髋部提前)以及适当的车门内饰系统刚度特性,可以显著减轻对乘员的伤害.     

某车型FMVSS214与E-NCAP侧面柱碰撞差异

侧面柱碰撞是新车评价规程中的重点考察项目.从试验工况、车体响应及假人伤害等方面对比了FMVSS 214侧面柱碰撞与E-NCAP侧面柱碰撞的差异性,分析2种试验假人易受伤害的部位及原因.经验证,2种碰撞试验可以使用同一点火策略;由于FMVSS 214侧面柱碰撞速度更高,碰撞位置更靠前,要求侧气囊保压时间更长,覆盖面积更大,建议使用带主动泄气孔的产品,并加强车门结构,以降低对假人胸部、腹部以及骨盆的伤害.     

船舶-桥墩碰撞动力响应分析研究

船舶撞击作为跨航道桥梁服役期间常见的一种偶然荷载形式,为桥梁结构的安全运营带来了严重威胁。本文以某跨江桥梁为例,采用动力时程分析方法,对桥梁主墩进行了船-桥碰撞动力分析,研究不同撞击工况下桥墩的动力响应问题,并将有限元仿真分析的碰撞力与按国内外规范规定算法计算的撞击力进行了对比,提请桥梁设计者注意。     

道路弱势群体头部碰撞特性研究

为了解碰撞事故中道路弱势群体(vulnerable road users,VRU)头部撞击车辆前端的运动特性,基于VRU实际交通事故数据,以VRU头部碰撞位置、碰撞速度和碰撞角度为研究对象,利用虚拟仿真分析工具,开展车辆(SUV和Sedan)撞击VRU(行人、自行车骑行人、摩托车骑行人)典型碰撞工况中头部撞击特性分析,结果表明:随着VRU两轮车参考高度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度和碰撞角度逐渐降低;随着汽车速度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度逐渐增大。研究结论为行人保护法规及NCAP规程更新提供参考。     

重型汽车保险杠低速碰撞性能分析

针对某重型载重汽车保险杠开展低速碰撞安全性研究.利用Hypermesh建立有限元模型,再用LS-DYNA显式动力分析有限元软件求解分析.分别建立重型汽车保险杠系统与刚性墙低速正碰,与摆锤偏碰2种工况,得到保险杠的变形、加速度等参数,分析了某重型汽车保险杠的低速碰撞性能.根据碰撞能量相等原理进行了保险杠与刚性墙正面碰撞的台车试验,验证了仿真模型的正确性并分析产生误差的原因.试验和仿真结果表明,该型汽车保险杠在低速碰撞时变形较小,对前围部件起到了较好的保护效果.     

基于NAIS数据库中视频信息的人—车碰撞事故特征分析

选取中国国家车辆事故深度调查体系(NAIS)数据库中51例包含视频的人—车碰撞事故,进行了特征分析,分析内容包括:人—车碰撞危险场景、碰撞前人—车相对位置、行人碰撞运动响应、人—车碰撞包络线分布、头部落点分布等。结果表明:提取的10种场景,基本覆盖了各种人—车碰撞事故工况;对行人的探测,视场角(FoV)比探测距离更重要;轿车易导致行人正向旋转,单厢车易导致行人负向旋转;人—车碰撞包络线(WAD)主要集中在车辆两侧;致命伤的头部落点主要集中在前风窗玻璃下半部分、左右侧中部以及A柱附近。因此,基于碰撞视频信息可提高人—车碰撞事故特征分析的准确性。     

汽车低速碰撞模拟中的关键因素识别

为了在车辆开发过程中快速准确地识别各种边界条件变化对车辆低速碰撞性能的影响,选取3种不同结构特征的防撞梁结构,就模型简化、模型剪切、整备质量、重叠量、Y向撞击位置、角碰角度偏差和碰撞速度偏差7大因素进行分析研究,并识别出关键影响因素,为后续指导防撞梁开发奠定基础。     

货车-两轮车前碰撞事故中骑行者运动学响应及损伤分析

为探究货车-两轮车前部碰撞事故中参与双方速度对骑行者运动学响应与损伤的影响,基于MADYMO软件开展事故重建并进行了分析。建立了货车和两轮车的多体碰撞模型,对一起货车前部碰撞两轮车事故进行了事故重建;使用验证后的模型进行了25组不同速度下的全因子仿真试验;分析了不同碰撞速度和骑行速度对骑行者运动学响应和损伤的影响。研究结果表明,骑行者身体旋转幅度会随着两轮车及货车车速的升高而增加;当货车速度超过 20 km/h时,骑行者头部损伤指标 （Head Injury Criterion,HIC） 与胸部3 ms加速度将超过阈值;而当货车速度超过25 km/h时,骑行者下肢接触力也超过阈值;货车速度处于 30～40 km/h时,相同货车速度下,骑行者头部 HIC值出现随着两轮车速度的增加而升高的趋势,而胸部加速度出现相反的趋势。     

不同角度正面碰撞中老年驾驶员下肢模型的响应研究

为研究老年驾驶员在交通事故中下肢的损伤,本文中利用老年下肢模型预测不同工况下肢生物力学响应。首先,对下肢模型的有限元分析与尸体试验结果进行对比验证了模型的有效性。接着,利用验证后的有限元模型,用质量为4.5 kg、速度为4 m/s的圆柱形冲击器对膝关节进行不同角度碰撞,探究膝-大腿-髋(knee-thigh-hip)复合体的骨折损伤情况;大、小腿之间的夹角为100°时,分别以3.4和4 m/s的速度进行撞击试验。结果表明,对前一个试验,从冲击器平面法线相对股骨轴线的转角γ=-30°开始,随着冲击器顺时针转动,即γ角的代数值逐渐加大,膝部接触力也逐渐增大,在γ=+20°时达最大值,而到最后γ=+30°时稍有减小;对后一个试验,膝部撞击力以至膝部损伤随撞击速度提高而增大。     

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。     

两辆SUV乘用车侧碰耐撞性最差工况的判定

为了判定运动型多功能乘用车(SUV)受到同款车型以确定速度侧面碰撞时驾驶位附近车体耐撞性最差的工况,参考2018版中国新车评价规程(C-NCAP)中的相关要求,联合HyperWorks和LS-DYNA软件建立了两辆某款福特SUV侧面碰撞的有限元模型,仿真计算了撞击车在50 km/h的速度下以4种角度碰撞静止车辆侧面6个位置时被撞车驾驶位附近车体侧围构件的侵入量数据及其分布情况。结果表明:若两辆此款SUV发生侧碰且碰撞速度一定,则被撞车驾驶位附近车体侧围构件在碰撞角接近120°且碰撞位置处于法规侧碰处向前0~200 mm范围内的工况下所产生的侵入量最大,即被撞SUV驾驶位附近车体的耐撞性在这样的工况下显得最差。