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。     

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...     

儿童增高座椅安全带约束路径研究

儿童乘员使用成人安全带约束的儿童增高座椅在发生正面碰撞时,会出现肩部安全带过于接近颈部以及腰部安全带从盆骨滑移的现象,从而导致颈部拉力和弯矩过大,以及造成腹部压力过大的情况.针对该问题进行研究,通过对肩带导向及腰带导向的不同位置进行优化组合,寻找能有效改善该问题的安全带约束路径,同时减少儿童乘员受到的伤害.研究结果表明...     

前置护体式安全座椅布置参数优化研究

建立了Q系列3岁假人的正面碰撞仿真模型,以前置护体安装高度位置(相对于假人H点位置)、前置护体自身高度、前置护体加强肋板刚度以及泡沫材料刚度4个因素为研究对象,运用正交试验设计和方差分析筛选优化参数,并采用基于遗传算法的多目标优化方法进行求解。经过优化求解得知,当前置护体安装高度位置为0 mm(相对于假人H点位置),前置护体自身高度为190 mm时,对儿童乘员的保护效果最佳。此时最大腹部压力较初始值降低了16.3%,胸部3 ms加速度较初始值降低了9.1%。综合分析可知,在正面碰撞中减小儿童腹部与胸部损伤的关键之处在于,前置护体需约束在儿童乘员的盆骨部位,避免在碰撞过程中儿童出现"下潜"现象;通过将约束部位扩散到儿童胸部的方式可以有效分散碰撞冲击载荷,从而减小儿童乘员的腹部和胸部损伤。     

汽车前排座椅W型防下潜结构设计研究

在整车正面碰撞过程中,乘员会有向前滑动的惯性,对乘员的人身安全造成极大的伤害。如果坐垫前端不具备足够的刚性,就不能有效起到保护乘员安全的作用。为提高碰撞安全性,各大主机厂和座椅生产厂商纷纷研究座椅的防下潜性能对乘员碰撞安全的影响。参考碰撞试验中对座椅性能的要求,通过对乘员下潜的成因的分析,在骨架平台开发的基础上设计一种W型防下潜结构,通过该结构提高座椅的防下潜能力。     

基于Kriging模型的座椅子系统安全性能优化研究

本文旨在研究在正面碰撞中起乘员保护作用的座椅子系统的参数优化。首先搭建某商用车主驾驶员座椅子系统正撞台车试验的仿真模型,并经台车试验验证。然后结合最优拉丁超立方试验设计,对11个设计参数进行灵敏度分析并挑选出6个相对最敏感的参数,构造了基于敏感参数的Kriging模型,分析了正面碰撞时座椅参数对乘员保护效果的影响。最后以假人H点的前移量和下潜量最小为目标,采用NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。结果表明:优化后假人H点的前移量下降了2.98%,下潜量性能降低了10.47%,优化效果明显。     

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。     

主动式座椅参数对其正面碰撞乘员保护性能影响的研究

本文旨在研究正面碰撞中座椅参数对乘员保护效果的影响。首先依据某一轿车副驾驶员座椅相关尺寸设计了简化的台车约束系统试验装置,建立了带Hybrid III 50th假人的约束系统有限元仿真模型,并通过台车试验验证了其有效性。接着采用最优拉丁方试验设计和Kriging模型,对座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角和靠背倾角等4个参数进行了优化。确定了正面碰撞时座椅的最佳参数:座椅从中间位置向后移动111.5mm、坐垫高度56.99mm、坐垫倾角22.76°、靠背倾角29.33°。最后,基于座椅最佳参数再次进行仿真的结果,加权损伤指标降低了15.77%。     

自动驾驶汽车中乘员在不同座椅朝向下的损伤风险及规避策略

在高度自动化车辆（Highly Automated Vehicle，HAV）中，由于不再需要驾驶人，乘客之间可以实现面对面的交流，这给车辆座椅的布置提供了更大的灵活性。为提高HAV的碰撞安全性，提出使用旋转座椅来改变人体朝向与碰撞方向相对位置的规避策略，其基本思路是在碰撞发生前通过主动改变座椅朝向来降低乘员损伤。首先，利用尸体试验数据对所建立的碰撞模型进行验证；然后，基于4种不同的座椅朝向，利用THUMS^TM人体模型进行初始速度为56 km·h^-1的正面碰撞模拟试验，以确定相对安全的座椅朝向位置；最后，预测座椅旋转过程本身以及旋转至某位置后发生碰撞的乘员损伤风险。在静态正面碰撞中，选择0°、90°、135°和180°四种不同的座椅朝向进行乘员损伤预测和比较，结果表明180°朝向时的乘员损伤风险最小。在此基础上，模拟了200 ms内将座椅旋转±45°和±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。研究结果表明：200 ms能够将乘员旋转±45°和±90°而不引起额外的人体损伤，并且在无时间延迟时，旋转至背对碰撞方向的乘员损伤，比正面碰撞中0°、90°和135°座椅朝向的乘员损伤更低，证明了该损伤风险规避策略的有效性。     

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%。     

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。     

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%。     

基于Euro-NCAP前排第五百分位女性假人的防下潜性能研究

以Euro-NCAP全宽正面碰撞工况前排第五百分位女性假人安全性能为背景,以其防下潜性能为研究对象,重点研究分析前排第五百分位女性假人的防下潜性能。研究表明:前排座椅的防下潜性能通过座椅静压、座椅动态滑车试验和约束系统动态滑车能够逐级有效开发验证;双预紧安全带能够有效解决前排第五百分位女性假人下潜风险;通过仿真和试验相结合的方法,可以提高模型仿真逼真度,为后续约束系统兼容性匹配设计提供依据。     

移动式安全座椅的乘员保护性能的研究

传统的座椅在汽车前碰撞中是不允许产生明显变形的,本文中提出了3种移动式的汽车安全座椅,它们可在汽车前碰撞时发生相应的变形,具有防止乘员下潜,消除安全带与乘员之间的初始间隙和降低胸部加速度的作用:立了使用3种移动式座椅和传统座椅的汽车前碰撞乘员动力学响应和损伤分析的仿真模型,并进行4种座椅的对比仿真.结果表明,与传统座椅和其它两种移动座椅相比,第一种移动式安全座椅对乘员头部、颈部和胸部具有较好的防护性能.     

乘用车座椅靠背角对乘员碰撞安全性的影响分析

为探讨副驾驶员座椅靠背角度对乘员碰撞安全性的影响,建立了某乘用车副驾驶员约束系统模型,采用LS-DYNA软件分析了该车型在正面碰撞时对应于不同座椅靠背角度的副驾驶员损伤情况。结果表明,随着靠背角度的增加,乘员的损伤加重,尤其是头部和颈部损伤。因此,在正面碰撞中,将副驾驶员靠背角度适当调小有利于对副驾驶员保护。     

正面100%重叠刚性壁障碰撞试验仿真中三岁儿童乘员的损伤评价

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构的国人三岁儿童乘员生物力学模型，根据C-NCAP(2021版)要求，建立正面100%重叠刚性壁障碰撞试验模型进行仿真，以对比三岁儿童乘员在不同约束系统中头部、胸部的运动学和生物力学响应，对汽车碰撞中三岁儿童乘员保护进行分析评估。结果表明：使用安全带能大概率降低儿童乘员在汽车碰撞中遭受损伤的风险，五点式安全带对三岁儿童乘员的保护性能优于三点式安全带。应用具有高生物仿真度的儿童乘员生物力学模型，能应用生物力学评价参数对儿童乘员损伤机理进行深度分析，进而对儿童保护装置和试验车型进行全方位多层次的评估。     

后排乘员安全带约束系统研究

为提高不同体型后排乘员的安全性，针对后排乘员在50 km/h下100%正面碰撞工况的损伤进行了仿真分析。首先建立后排乘员约束系统模型并进行了验证，然后分别采用THUMS＿AM50、THUNS＿AF05、CHARM-70模型模拟不同体型的后排乘员，并分别施加恒定加载限制（Con-LL）曲线、渐进加载限制（Pro-LL）曲线、递减加载限制（Dig-LL）曲线以探究安全带加载曲线对不同体型乘员的适应性。结果表明：该工况下乘员的颈部韧带损伤风险较大；遭受正面碰撞时，Dig-LL曲线对CHARM-70保护作用明显，但是对THUMS＿AM50保护效果较差；Con-LL曲线不适用于该工况下对THUMS＿AM50和CHARM-70的保护；Pro-LL曲线对THUMS＿AM50和THUNS＿AF05保护效果较好。未来安全带约束系统应根据乘员类型和碰撞工况适配不同的加载曲线，以更好地保护乘员。     

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。     

正面碰撞后期驾驶员复位后颈部运动与伤害的研究

针对目前国内外对正面碰撞后期,驾驶员在安全气囊反弹力与安全带约束力作用下,向后复位运动,其腰部与座椅靠背接触后的颈部伤害研究很少的现状,进行了驾驶员上、下颈部运动状态研究,并分析座椅特征参数对颈部伤害的影响。为此以某型轿车乘员室相关尺寸和性能参数为依据,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了驾驶员约束系统仿真模型,并进行仿真与试验验证。结果表明:减小座椅头枕刚度,可降低上颈部伸张弯矩峰值;减小靠背上部刚度与靠背倾角调节器转动刚度,可显著降低上、下颈部伸张弯矩峰值和颈部伤害指标Nkm与Nij;增加头枕前倾角,可大幅降低下颈部伸张弯矩峰值,但过大的头枕前倾角会增大颈部伤害指标。     

汽车正面碰撞后排小体位假人伤害研究及优化

提出了一种相应的伤害优化方案,基于 C-NACP正面碰撞工况搭建碰撞分析模型,同时通过与正面 100% 重叠刚性壁障碰撞试验的 Hybrid Ⅱ 5th女性假人试验数据进行对比来验证模型的可靠性。基于对标结果进行优化设计,对比分析不同优化方案对乘员安全性的影响趋势。确定优化方案,即增加碰撞锁止锁舌、线性预紧器配置,增加座椅刚度,调整安全带限力值。与原始方案相比,在碰撞过程中后排女性假人总体得分提升84%。根据C-NCAP星级评定规程,此后排女性假人得分高于94%,成绩优秀,验证了方案的有效性,可为后排小体位假人伤害的优化研究提供参考。