Hybrid Ⅲ 50th颈部模型低速后碰撞响应的仿真分析

为了明确Hybrid Ⅲ 50th假人颈部的低速后碰撞动力学响应特性,提出了提高其生物逼真度的方法和途径。针对头颈部低速后碰撞条件下的动力学响应,比较分析了Hybrid Ⅲ和HBM-neck模型。建立了Hybrid Ⅲ头颈部模型,并通过标定试验进行了验证。结合基于解剖学结构的HBM-neck模型,在国外志愿者进行的低速后碰撞试验条件下,对比了HybridⅢ和HBM-neck颈部模型。结果表明,HybridⅢ假人的颈部模型刚度高于HBM-neck颈部模型,合理调整HybridⅢ颈部模型的材料特性和关节位置可以获得类似人体颈部的响应特性。     

能够模拟颈部肌肉主动力的混合假人模型

构建了具有颈部肌肉精确几何结构和主被动响应的混合假人有限元(FE)模型,以便研究前碰撞形式下,肌肉作用下的颈部损伤机理,这对于汽车乘员保护安全性设计很重要。用已建立并验证的50百分位男性有限元头颈部生物力学模型,来替换50百分位男性HybridⅢ假人原有头颈部;采用美国海军生物力学实验室15g前碰撞志愿者台车实验数据,对该模型进行验证。结果表明:模型输出的头部质心线加速度、角加速度、头部转动角度、以及颈部转动角度,均能较好地拟合实验通道曲线。因此,该模型可用于车辆交通事故中人体头颈部损伤生物力学研究。     

汽车碰撞中颈部肌肉组织神经兴奋性对乘员损伤影响的研究

为研究汽车碰撞中神经兴奋性引起颈部肌肉力的变化对乘员损伤的影响,建立了低速正面碰撞与追尾碰撞模型,对乘员运动响应进行了仿真分析。然后使用汽车驾驶模拟器采集真实驾驶员颈部主要肌肉的肌电信号,验证了仿真结果的有效性。结果表明,在低速工况下,颈部肌肉紧张会约束头颈部的运动,头部有后倾上扬趋势,颈部受力大小有所增加。考虑颈部肌肉组织的神经兴奋性,能更真实地再现碰撞中乘员头部和颈部的运动响应,为颈部损伤评价准则的修正和乘员心理和生理变化对人体损伤影响的研究提供参考。     

基于反馈控制的人体颈部肌肉主动力建模

鉴于用于汽车交通事故仿真研究的人体有限元模型中肌肉主动力的缺失,制约着人体损伤机理的全面认知,建立肌肉主动力数学模型,获得生物逼真度高的仿真结果,以评估主动安全系统的功效,具有重要意义。本文中基于人体头颈部有限元模型,采用LS-DYNA关键字编写反馈控制程序,对颈部肌肉实现肌肉主动力控制,在有限元模型中实现肌肉主动力模拟,并与基准模型和志愿者碰撞试验进行对比分析,结果表明,添加了肌肉主动力反馈控制的头颈部有限元模型的动力学仿真结果更贴近乘员的真实响应,肌肉主动力在提高有限元人体模型生物逼真度方面具有重要作用。     

主动式安全头枕的开发与仿真研究

提出了一种基于碰撞加速度信号控制的主动式安全头枕结构,建立并验证了某车型的驾驶员座椅有限元模型,利用有限元软件LS-DYNA和多刚体软件MADYMO建立了该座椅和BioRIDII假人的耦合计算模型,利用该模型进行了乘员在追尾碰撞中的动力学响应仿真。结果表明,所设计的主动式安全头枕在追尾碰撞中可使乘员颈部损伤指数NIC值比原结构降低33.8%。     

汽车低速追尾碰撞中人体颈部伤害及保护系统研究

在MADYMO软件中使用BioRIDⅡ后碰撞假人建立追尾碰撞模型,分析了头枕位置和倾角参数对汽车发生追尾碰撞时头颈部动力学的影响,并使用颈部损伤准则值NIC和Nkm来评估颈部损伤的风险。仿真结果表明这些因素对颈部的动力学响应有着重要影响,高而且靠近头部,并且有适当增大倾角的头枕,有助于减小颈部的损伤。     

汽车侧碰中后向式婴儿座椅设计参数的仿真研究

运用子结构的建模方法建立了侧碰时的婴儿约束系统模型,该模型包括后车门总成模型、汽车后排座椅模型、婴儿安全座椅、P3／4假人模型、后排座椅安全带和婴儿座椅安全带,并运用规定结构运动的PSM方法定义车门总成的运动,在此基础上研究侧碰撞中婴儿安全座椅的设计参数对P3／4婴儿假人动力学响应及其损伤的影响。仿真结果表明：坐垫刚度和安全带刚度对婴儿假人损伤影响较大、坐垫摩擦系数对胸部加速度和颈部损伤影响较大。     

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。     

客车侧翻碰撞中的乘员损伤研究

首先利用MADYMO软件建立了某客车局部车身段的有限元与多体混合侧翻模型,并进行了侧翻仿真,其变形、碰撞加速度等仿真结果与相应的有限元仿真结果基本一致,说明了用有限元与多体混合模型取代有限元模型进行侧翻分析的有效性。据此接着采用混合模型,在碰撞侧座椅上分别放置单个和两个佩戴两点式安全带的侧碰假人Euro SID-I,研究了侧翻过程中乘员的损伤情况以及乘员间的相互作用对乘员损伤的影响。结果表明,满足ECE R66法规要求的客车在侧翻过程中仍然可能对乘员造成较严重的胸部和腹部损伤,且客车侧翻过程中乘员相互作用会加剧乘员头部、颈部、胸部和腹部的损伤。     

正面100%RB碰撞中假人颈部My伤害分析

文章在MADYMO中建立某约束系统模型,根据CAE的计算结果分析颈部My伤害在各个阶段的产生原因,并利用CAE模型对座椅防下潜结构、转向管柱压溃特性等因素对颈部My的影响情况进行了分析,针对安全带和气囊的参数应用全因子法进行了DOE优化。     

BP神经网络在女性假人颈部标定试验中的应用

采用BP神经网络代替响应曲面法的多项式函数,建立了基于BP神经网络的女性假人颈部减速特性模型.该模型以摆锤冲击速度、标定温度、蜂窝铝孔数、蜂窝铝切割形式为输入,10ms时刻颈部减速度为输出,实现了颈部减速特性的拟合预测功能.两种方法的预测结果表明,基于BP神经网络法的预测误差最大值为0.04m/s,而响应曲面法的预测误差最大值为0.05 m/s.     

基于颈部约束的安全气囊开发方法的研究与应用

通过对正面碰撞事故中的安全带作用的分析,指出了乘员头部和颈部受到伤害的原因,并从缓和头部和颈部间的约束角度出发,总结出了在安全气囊作用下,使乘员头部伤害较小的最佳颈部剪切力曲线形式,最佳的颈部张力和头部Z向所受合力间的关系,为安全气囊的开发提供了一个新的分析方向.     

正面碰撞试验中后排女性假人颈部伤害研究

对正面碰撞试验中后排女性假人颈部伤害进行了研究,结果表明,在50 km/h完全正面碰撞试验中,后排5%女性假人颈部伤害普遍偏高。其原因是:女性假人所配带的50%男性假人安全带对女性假人腰部作用的包角及松弛量大,有效作用起步时间晚,使假人相对位移量增大。提出了解决后排女性假人颈部伤害偏高问题的改进措施。     

汽车追尾碰撞中乘员颈部伤害的影响因素分析

由追尾碰撞造成的颈部挥鞭样伤是一种常见而又严重的伤害形式。文章对追尾碰撞中影响乘员颈部伤害的座椅参数、碰撞速度、乘坐位置以及乘员的个体因素如性别、身高等因素进行了分析,得出影响颈部伤害形式的主要因素,为进一步的研究提供理论基础,以便对车辆的安全性能作出相应的改进,为乘员提供更好的保护作用。     

正面碰撞后排女性乘员颈部损伤研究及改进方案验证

针对正面碰撞工况中乘用车后排5%女性乘员颈部损伤问题,对乘员颈部损伤与乘员运动及安全带约束之间的关系进行研究,建立颈部损伤机理矩阵分析模型,提出基于安全带力作用的碰撞过程三区间分段分析改进方案,并通过整车试验对比验证了该改进方案的有效性。结果表明,该方案颈部拉伸力F_z平均降低32%,颈部伸展力矩M_ocy平均降低67%,头部损伤指标HIC₁₅平均降低61%,提高了后排5%女性乘员头颈部的碰撞安全性。     

Design for Headrest Including Guides Slot to Reduce the Neck Force in Rear End Impact

Whiplash injuries are one of the most common injuries reported in automotive rear end collisions. Automobile seat back and head restraints play a role in reducing neck injuries during low speed rear end collisions. Currently, many studies are being conducted on ways to reduce neck injuries. These deal with the design parameters that cause neck injuries and do not address the design of the head restraint connection structure. In this paper, we analyze the various trajectories of the headrest and propose a new design for a connection structure that can move along the corresponding trajectory. We model the headrest connection mechanism as a virtual link using kinematic modeling and perform trajectory analysis. Using the trajectory of motion, we select an oblong shape for the guide slot by fitting it with the equation of an ellipse and propose a new headrest connection mechanism. To evaluate the design of the proposed mechanism, we model the shape of the mechanism and test it using dynamic simulation under collision conditions. In addition, we design a prototype for the proposed guide, conduct a sled test, and confirm that the neck force is reduced by the proposed connection structure. In the proposed structure, the values of maximum upper neck shear and tension decreased by more than 20 % compared to existing headrest.     

基于数值生物力学模型的汽车正面碰撞中肥胖驾驶员头颈部损伤研究

以THUMS男性50百分位有限元模型为研究对象,使用Hypermesh软件中的Hypermorph功能对THUMS男性50百分位有限元模型进行网格变形,得到一系列不同BMI的肥胖有限元模型.建立了汽车正面100％重叠率碰撞仿真模型,对比了肥胖乘员与非肥胖乘员头、颈部的损伤差异.研究表明,头部损伤部分,BMI并未对HIC...     

座椅设计参数对低速尾撞中乘员颈部伤害影响的仿真研究

在MADYMO环境下建立包括座椅、座椅安全带、BIORIDⅡ假人的尾撞仿真模型,应用MADYMO及AUTODOE对座椅设计参数及座椅平动吸能机制对低速尾撞中乘员颈部损伤指标的影响进行了研究。模拟结果表明,座椅靠背铰旋转刚度、椅背屈服力矩、椅背接触刚度等参数对乘员头颈部响应的影响显著,通过适当的座椅参数设计可以达到降低尾撞中乘员损伤几率的目的。同时,座椅整体平动吸能对座椅尾撞安全性能的提高也在模拟中得到了验证。