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。     

儿童约束系统动态仿真研究及初步参数分析

本文利用MADYMO软件建立包含P系列儿童假人、一款国产汽车用儿童座椅和试验台车的儿童乘员约束系统的计算机仿真模型,并模拟了ECE-R44法规规定的正面碰撞台车试验环境。通过与对应产品的台车碰撞试验结果对比,对该模型有效性进行了验证。同时,在已验证模型的基础上,对儿童座椅及台车试验系统设计参数对儿童乘员响应的影响进行了分析,结果表明儿童座椅的摩擦系数、成人安全带刚度、儿童座椅安全带定位孔孔位置对儿童乘员在正面碰撞中的响应影响较大,通过适当的儿童约束系统设计可以降低儿童乘员在碰撞事故中的受伤几率。     

自动驾驶汽车事故中主动旋转座椅规避儿童乘员的损伤风险研究

为了提高儿童乘员在自动驾驶汽车中的碰撞安全性，提出在正面碰撞发生前主动将不同座椅朝向的乘员旋转至背向碰撞方向(180°方向)的策略，通过改变人体受力方向，将不同座椅朝向乘员的正面碰撞形式转化为标准的追尾碰撞形式，从而提高自动驾驶车辆中儿童乘员的碰撞安全性。首先，通过正面碰撞假人试验对THUMS 10岁儿童乘员台车模型的有效性进行验证；然后，基于4种不同座椅朝向(0°、90°、135°和180°),利用THUMS 10岁儿童乘员模型进行正面碰撞仿真试验，发现180°座椅朝向儿童乘员损伤风险最小，因此，180°座椅朝向被确定为相对安全的座椅朝向；最后，模拟200 ms内将座椅旋转±45°和300 ms内将座椅旋转±90°以及分别在0 ms和100 ms时间延迟后引入碰撞的试验过程，研究座椅旋转过程本身以及先旋转后碰撞策略下的乘员损伤风险。研究结果表明：200 ms内将儿童乘员旋转±45°和300 ms内将儿童乘员旋转±90°,不引起额外人体损伤；碰撞时刻的延迟所造成的儿童乘员姿态的变化，会导致儿童乘员在碰撞过程中产生不同的运动学响应和损伤风险；在无碰撞时刻延时的情况下，先旋转后碰撞的策略可...     

校车儿童约束系统防护性能有限元分析

分析儿童乘员在校车正面碰撞中无安全带约束,使用2点式、3点式和5点式儿童安全带约束条件下的儿童假人的动力学响应和头、胸部的损伤物理参数;分析3点式安全带的两种误用情况下的儿童假人的有关物理损伤参数。结果表明,在正面碰撞事故中,使用5点式儿童安全带更有利于儿童乘员保护;正确使用3点式儿童安全带可以减轻头、胸部损伤风险。     

汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析

对于汽车制动后发生的碰撞工况，乘员前倾将会增加人体损伤风险。本文进行了汽车预碰撞制动下乘员离位影响及参数优化分析研究。通过实车制动试验得到车辆在不同制动工况下的乘员颈部前向位移量分布区间；建立了MADYMO主动人体仿真模型，采用变量分析法研究不同制动波形下乘员离位特征；运用正交设计方法进行滑台碰撞试验，得到乘员离位因子对乘员碰撞损伤影响；建立乘员响应面模型，采用中心复合试验设计（Central composite design）方法，研究了主动式安全带参数与乘员离位位移之间的相关性，通过优化设计，得到了最优参数组合。     

安全带和安全气囊在碰撞中的保护作用

在汽车碰撞安全保护措施中,安全带和安全气囊是目前最有效的乘员约束保护装置。单独使用安全带就可以减少42%左右的乘员死亡率,而汽车安全气囊是不需要乘员做任何动作就可以在碰撞时对乘员进行保护的被动式乘员保护系统。许多事实和测试也说明,安全气囊的保护作用十分明显,它能     

儿童安全座椅中填充吸能泡沫对头部的保护效果分析

采用Pam-Crash仿真软件,在已验证的6岁儿童乘员有限元模型上,施加ECE R129法规中规定的减速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过头部质心合加速度、头部性能指标(HPC)、脑组织Von Mises应力、颅内压、剪切应力和泡沫与头部之间的接触力等评价指标,研究侧面碰撞时安全座椅侧翼结构中头枕部位填充吸能泡沫对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:安全座椅中填充泡沫可有效降低侧面碰撞对头部的损伤,且填充PU泡沫的保护效果要优于EPS泡沫。     

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。     

汽车正面碰撞中乘员约束系统对乘员的保护分析

根据汽车碰撞特性,文章系统地介绍了汽车安全带、安全气囊等乘员约束系统对乘员的保护.利用MADYMO软件建立HybridⅢ第50百分位男性假人模型、三点式多刚体一有限元复合式安全带和有限元安全气囊等乘员约束系统模型,在4种情况下进行正面碰撞的模拟,对比分析乘员的受伤程度.     

正面碰撞中的乘员约束系统仿真分析与验证

本文通过对某华晨汽车自主开发车型进行正面碰撞仿真分析,考察乘员在佩带三点式安全带条件下的运动响应和伤害情况。为减少车体变形对约束系统的影响,在车身结构试验与仿真对标的模型基础上进行乘员约束系统对标。从车身的变形形态、乘员的运动响应、假人伤害值等几个方面综合评价乘员保护的碰撞安全性能,通过约束系统良好的对标表现,分析出对正面碰撞乘员约束系统的影响因素。经过验证表明,采用有限元的乘员约束系统碰撞仿真分析方法能较真实地反映出试验碰撞的状况和结果,具有实际工程应用价值,可用于后期的优化工作。     

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。     

基于E-NCAP的6岁儿童乘员损伤防护研究

2016版欧洲新车评价规程(E-NCAP)将后排Q系列6岁儿童假人的损伤值作为儿童保护部分的评分依据,对车辆安全性提出了新的要求。本文中建立了某已开发车型的儿童乘员约束系统仿真模型,并利用C-NCAP试验数据对其有效性进行了验证。根据E-NCAP中的正面40%偏置碰撞和侧面碰撞要求进行了仿真。通过两种碰撞工况下乘员约束系统参数灵敏度分析,选出对儿童乘员损伤影响显著的参数作为优化变量,以儿童损伤综合评价指标WIC最小化为优化目标,采用Kriging算法创建的响应面模型和遗传算法进行参数优化。结果表明,优化后约束系统能有效降低儿童乘员损伤值,正面偏置碰撞得分提高了9.4%,侧面碰撞得分提高了67.9%。     

基于E-NCAP的10岁儿童损伤防护研究

最新版欧洲新车评价规程(E-NCAP)使用10岁Q系列儿童假人来评价约束系统对儿童乘员的保护效果。针对某国内量产车型,分别采用MADYMO和Hypermesh软件建立了该车的后排6岁儿童乘员约束系统仿真模型和整车有限元模型,并利用试验数据进行了对比验证。将Q10儿童假人放入已验证的儿童约束系统中,根据E-NCAP规定的正面40%偏置碰撞和侧面碰撞要求进行仿真。在对两种工况下乘员约束系统参数灵敏度分析的基础上,选取对儿童损伤影响显著的参数为优化变量,以综合评价损伤指标WIC最小为优化目标,采用Kriging算法创建响应面模型并结合遗传算法进行参数优化。结果表明:优化后的约束系统参数能有效提高对10岁儿童乘员的保护效果,正面偏置碰撞中得分提高了24.6%,侧面碰撞中得分提高了36.5%。     

汽车乘员约束系统的参数分析及仿真研究

应用MADYMO软件建立汽车乘员约束系统的仿真模型,分析了安全带系统和座垫刚度特性对汽车乘员碰撞响应的影响,仿真结果经试验得到验证.最后通过对约束系统进行参数相关性分析和仿真研究,得到了对汽车乘员约束系统开发有指导性的结论.     

汽车碰撞中乘员腹部损伤机理及生物力学响应研究进展

在汽车碰撞中,乘员腹部损伤最常见的是实质性脏器损伤,如肝脏、脾脏、肾脏等,主要由汽车前部转向系统、侧门、仪表盘、安全气囊等造成。汽车碰撞中乘员腹部损伤生物力学的研究任务是探讨腹部各组织和器官的损伤与力学因素的关系,比如力、加速度、变形等,建立相关的评估损伤标准参数。分别从腹部损伤影响因素、腹部生物力学响应、腹部损伤耐受限度等方面对近年来国内外在汽车碰撞乘员腹部损伤生物力学方面的研究进展做了总结概括。     

正面碰撞中汽车儿童约束系统模型的建立及改进

针对目前儿童座椅常存在因结构设计不合理而导致的保护效果差的问题，基于MADYMO建立了包含台车座椅、某款典型儿童座椅、五点式安全带、P3 儿童假人的儿童约束系统模型，根据 GB 27887 标准进行正面碰撞台车试验，基于试验结果从假人运动轨迹和损伤指标两方面对模型进行了验证。结果表明，建立的儿童约束系统模型能较真实地反映实车碰撞过程，具有较高的准确性。在模型验证的基础上，针对碰撞中座椅上部存在变形量过大的问题，提出了在椅背顶部后侧加装加强板，并将椅背与椅盆连接处位置原有的凹槽贯通的改进方案，对改进后的儿童座椅进行了不同加速度下正面碰撞工况的仿真分析和安全性评估。结果表明，改进方案能在座椅质量不增加的前提下，有效减少椅背的变形量，确保碰撞中座椅结构的完整性和儿童的安全，达到了预期的防护效果。研究结果可为儿童座椅的设计和改进提供支撑和参考。     

轿车与6岁儿童行人不同方位碰撞中下肢损伤分析

Euro NCAP发布的行人模型认证技术公告TB024的最新版本对6岁儿童行人模型认证提出了单独要求,旨在加强对儿童行人的保护。本研究应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)规定并且具有详细解剖学结构的6岁儿童行人有限元模型,设置了4组不同方位行人-汽车碰撞仿真试验,以探究不同碰撞方位下的儿童下肢损伤机理。结果表明,在4种不同角度的碰撞条件下,仅270°背面碰撞时儿童股骨未发生骨折;0°碰撞时儿童下肢膝关节韧带损伤最为严重;180°左侧碰撞下,对撞侧膝关节半月板最容易发生损伤,而撞击侧股骨远端生长板存在较大的受伤风险;270°背面碰撞中儿童的胫骨和腓骨最容易发生损伤。本研究为儿童行人保护和儿童下肢损伤的治疗提供了理论依据,为汽车安全防护装置的研发提供数据支持。     

儿童安全座椅侧面碰撞头部保护研究

根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECE R129)要求,建立台车座椅约束系统模型,施加法规中规定的速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过台车侧撞试验,验证了所建有限元仿真模型的有效性。通过压缩试验,对30倍发泡率EPP材料力学性能进行测定,确定采用包含应变率效应的MAT83材料卡片,以模拟EPP材料头枕在碰撞工况下的力学响应。以儿童乘员头部3 ms加速度和HPC作为评价指标,对比分析EPP材料和普通材料对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:与普通材料相比,采用EPP材料后,Q3假人模型HPC降低24.9%,头部3 ms加速度降低8.1%,有效降低了汽车侧面碰撞对儿童头部的损伤。     

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。     

模拟汽车侧面碰撞的人体骨盆损伤的试验研究

本文介绍了利用模拟汽车侧面碰撞的试验台研究人体骨盆损伤的试验方法，并在试验基础上，分析了在乘员与侧壁之间安放不同特性的吸能材料对人体骨盆生物力学特性和损伤程度的影响。