车辆斜角碰撞中不同百分位假人伤害对比研究

斜角碰撞是交通事故中最常见的碰撞类型之一。然而,目前针对斜角碰撞的研究和标准较少,且保护对象主要以50~(th)假人为主,对5~(th)假人和95~(th)假人的重视程度不足。为完善汽车碰撞安全标准,进一步减少斜角碰撞事故中乘员伤亡,搭建了18°斜角碰撞工况试验平台,建立了3种工况试验方法,并通过15个车型、69次试验数据对比,分析了斜角碰撞中5~(th) 假人、50~(th)假人和95~(th) 假人各部位的伤害情况。结果表明:50~(th)假人颈部、骨盆和右大腿伤害风险最大,而5~(th) 假人的头部和胸部损伤指标比50~(th)假人分别高了12.2%和34.1%,95~(th)假人的左大腿力比50~(th)假人高了456.8%,表明18°斜角碰撞中不同身材的驾驶员均会受到不同程度损伤;本研究为完善汽车安全相关标准提供了数据支撑和技术支持,也对车企优化车型设计具有指导意义。     

侧碰WorldSID 50~(th)假人等效保护设计研究

文章针对近年侧面碰撞中使用的World SID 50~(th)假人进行多方位分析研究,并与ES-2假人的伤害性能进行比较,通过有限元仿真规律分析和试验验证的综合手段,对子系统标定工况和整车碰撞工况进行了深入的分析比较。最后提出在车型开发前期阶段整车碰撞试验中可采用ES-2假人等效替代World SID 50~(th)假人的等效保护设计方法。为后续车型的开发和World SID 50~(th)假人应对侧面碰撞不同工况的设计提供了新的设计思路。     

某车型正面18°斜角碰撞试验中前排乘员损伤分析

道路交通事故中车辆的碰撞方向通常呈一定角度。本文以某车型18°斜角滑台碰撞试验为例，分析了前排不同体位乘员各部位的损伤。结果显示：除大腿力外，50th假人其它部位的损伤指标均高于95th假人和5th假人，即前排乘员在相同斜角度碰撞工况条件下，中等身材乘员的上半身损伤较为严重，且95th假人各部位损伤指标曲线均迟于50th假人和5th假人；95th假人的大腿力损伤值高于50th假人和5th假人，即在相同斜角度碰撞工况条件下，较大身材乘员的下半身损伤风险较大。     

温度偏差对第50百分位假人胸部压缩变形量的影响研究

为了研究正面碰撞试验中温度偏差对50~(th)假人胸部压缩变形量的影响,进行了正面台车试验,通过试验推导出假人胸部刚度与温度之间的关系。结果表明,温度与假人胸部刚度存在线性关系,在3.5～4.5kN安全带肩带力作用下,20～22℃范围内,温度对胸部压缩变形量的影响为0.7 mm/℃,假人胸部压缩变形量可通过测量值加公差的方式表示。     

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。     

六点式安全带防护效率试验研究

利用Hybrid Ⅲ 50th假人佩戴六点式安全带进行了前碰撞试验,并对比分析了三点式安全带约束下的头部和胸部损伤值.在试验基础上,又进行了Hybrid Ⅲ 50th假人仿真对比分析.结果表明,六点式安全带较三点式安全带头部和胸部损伤值明显降低,尤其是胸部压缩值.分析指出,进一步优化安全带的强度和材料参数可以获得更好的保护效果.     

冲击载荷下Hybrid Ⅲ假人颈部应力与应变

为研究对假人颈部软材料在冲击载荷下的动态力学响应,模拟了摆锤冲击工况和佩戴三点式安全带的Hybrid Ⅲ假人滑车正面碰撞工况。模拟中,基于验证的Hybrid Ⅲ 50百分位男子假人有限元模型,使用了非线性动态显示有限元仿真分析方法。在两种结构、两类载荷下,比较了颈部橡胶材料的局部应力和应变。结果表明:法规认证的颈部试验载荷工况比滑车碰撞工况严重。因此,为准确表征假人橡胶材料的力学行为,需要设计一种能够反映整车碰撞环境下假人颈部变形特征的材料试验;试验中,要求应变达到1.5,且应变率达到50 s-1;其应力状态包括单向拉伸/压缩、纯剪切、双向拉伸/压缩,以及体积压缩。     

基于多学科优化的正碰约束系统参数设计

约束系统是汽车被动安全的重要组成部分,为提高约束系统的有效性,以Hybrid III 50th男性假人在100%重叠正面碰撞工况下的得分为基础进行多学科优化分析,得到了安全带及安全气囊参数与假人胸部、小腿之间的变化关系。并通过调整安全带和安全气囊参数,得到了最优参数匹配,使假人得分从14.12分提高到14.46分,有效提高了假人得分,对约束系统参数设计具有一定的参考意义。     

正面碰撞中基于中国人体尺寸的假人损伤响应研究

为探究中国乘员在汽车正面碰撞中的损伤响应,基于中国人体尺寸和现有混Ⅲ 50百分位假人有限元模型,采用全体段缩放方法建立了符合中国人体尺寸特征的中国人50百分位男性假人有限元模型。采用LS-DYNA建立并验证了某量产车型的驾驶员侧约束系统模型,对比分析了中国人50百分位男性假人与混Ⅲ 50百分位假人在同一正面碰撞工况下的损伤响应,并研究了安全气囊的起爆时间、排气孔直径和气体质量流率3个参数对两种假人的损伤影响。结果表明,与混Ⅲ 50百分位男性假人相比,中国50百分位男性假人的头部损伤风险较大,而胸部损伤可能较小;对于混Ⅲ 50百分位男性假人是最优的安全气囊参数未必能给对应的中国假人提供最优的保护,部分安全气囊参数对两种假人损伤的影响趋势甚至是相反的。     

基于MPDB工况下驾驶员侧假人伤害值优化研究

本文分析得出了某车型MPDB碰撞工况和ODB碰撞工况中车身响应和假人伤害值的差异,针对假人胸部压缩量和小腿胫骨指数超标的问题,考虑到白车身设变成本较高,提出了安全带配置优化的5个方案.通过对5个优化方案的仿真结果分析得出,二级限力装置对胸部压缩量具有较大的改善,相对于恒定限力式安全带,递减限力式安全带的胸部压缩量减小了...     

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。     

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。     

安全带非正常佩戴位置对假人胸部压缩变形量的影响

假人胸部压缩位移量是中国新车评价规程(C-NCAP)评价汽车被动安全性能的一个指标。为研究安全带佩戴位置对胸部位移量的影响,本文以冲击速度为3.0 m·s-1,对于HybridⅢ50百分位假人胸部,进行了摆锤标定试验。以正常胸部冲击位置为0点,沿Z轴向上每隔20 mm选取一个冲击位置点。在正常的与非正常的安全带佩戴位置,对某车型进行了2次对比试验,分析两者的胸位移曲线。结果表明:当偏离位置小于从正常胸部冲击的0点向上60 mm时,胸位移基本为线性下降。正确的安全带佩戴位置是:安全带上边缘不得超过假人上衣调整螺栓孔。作者建议:新版C-NCAP能增加安全带佩带范围的要求,以使假人胸部压缩位移量的评价更接近真实。     

温度变化对 HIII-50%假人胸部位移的影响

为了研究温度对 HIII-50% 胸部位移的影响，在不同温度下，分别进行了 2 组假人胸部标定及实车碰撞对比试验。试验结果显示，假人在环境温度下存储较长时间 （5 h） 后，胸腔温度才和肋骨的真实温度接近。温度变化可以改变假人胸部刚度，导致胸部位移的变化。假人胸部刚度自身存在差异，温度对每个假人胸部位移变化量的影响也不同，每变化1 ℃对胸部位移产生的影响在1.15 mm左右。胸部刚度的稳定性导致胸部位移产生的偏差占50%左右。因此，在碰撞试验中，应该全流程严格控制环境温度以满足法规要求。假人胸部位移数据产生偏差时，应考虑假人胸部刚度稳定性和温度两个因素。     

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。     

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。     

针对2018版C-NCAP侧面碰撞的假人伤害分析

对比了2015和2018两个版本C-NCAP的试验方法、假人、壁障和车身变形等;在MADYMO中建立ES2假人和WorldS ID假人的胸腹部冲击模型,对比其相同冲击能量下的响应特性;同时建立某车型约束系统的模型,详细分析了WorldS ID假人各部位伤害情况及相关的影响因素,为约束系统匹配工作提供了参考。     

整车MPDB试验中THOR假人损伤的研究

针对新的MPDB碰撞工况,通过整车试验研究了碰撞强度和车辆质量之间的关系、假人损伤的特点和碰撞强度与安全带限力对THOR假人损伤的影响。结果表明,碰撞强度与车辆质量成负相关关系,THOR假人的损伤与碰撞强度成正相关关系。THOR假人的胸部是损伤风险最高的区域,安全带的限力等级是影响胸部压缩量的关键因素。最后基于试验数据分析计算出为减小THOR假人胸部压缩量所要求的安全带限力等级。     

正面碰撞试验中假人头部及胸部受力分析方法的研究与应用

通过对碰撞试验中的假人运动情况及假人头部、胸部受力情况进行分析,针对假人头部和胸部提出了"合力及合外力"的分析方法.该分析方法可用于安全气囊开发、转向盘刚性设计和安全带的选配工作.以某车型安全气囊第一次和第二次台车试验中假人头部所受安全气囊作用力、胸部X向合力和安全带力分析为例,证明了该分析方法的有效性.     

气袋缝制角度对Thor假人头部和胸部损伤的影响

以不同拉带长度的DAB(Driver Airbag,驾驶员侧气囊)为研究对象,基于C-NACP(China-New Car Assessment Programme,中国新车评价规程)新增的MPDB(Mobile Progressive Deformable Barrier,移动渐进变形壁障)测试工况,分析有无涂层织物缝制而成的气囊的透气性能、变形性能,以及两性能之间的相互影响;探讨DAB气袋上下布片的不同缝制角度对Thor假人胸部损伤的影响;最后采用滑车试验对所得结论进行验证。研究结果表明：针对上布片缝制角度,采用90°比45°可以使DAB气袋拥有更好的透气性能和更小的充胀高度;在MPDB工况下,采用90°缝制的DAB使Thor假人右上胸部的压缩量降低,同时其对头部伤害较小。