乘员骨盆侧面碰撞响应的数值仿真

以多体系统理论为基础,应用碰撞伤害模拟软件MADYMO建立基于美国韦恩州立大学侧面碰撞台车试验基础上的三维多体数值仿真模型。此仿真模型包括选用的MADYMO数据库中的BIOSID侧碰假人模型、Heidelberg型座椅模型、相关台车环境模型及缓冲材料模型。应用模型分4种碰撞条件进行模拟研究,通过比较分析模拟结果与台车试验结果在量值和变化趋势两方面的一致性,验证所建数值仿真模型的有效性,为应用此模型进行侧面碰撞下乘员骨盆响应的研究提供有效手段。     

汽车侧面碰撞下乘员骨盆响应的模拟方法

本文以多体系统理论为基础,应用碰撞伤害模拟软件MADYMO建立了基于美国韦恩州立大学侧面碰撞台车试验基础上的三维多体数值仿真模型.此仿真模型包括选用的MADYMO数据库中的BIOSID侧碰假人模型、Heidelberg型座椅模型、相关台车环境模型及缓冲材料模型.应用模型分四种碰撞条件进行了模拟研究,通过比较分析模拟结果与台车试验结果在量值和变化趋势两方面的一致性,验证了所建数值仿真模型的有效性,为应用此模型进行侧面碰撞下乘员骨盆响应的研究提供了有效手段.     

汽车碰撞过程中乘员冲击响应的分析方法及应用

应用多体系统动力学方法及动态显式有限元方法的混合方法，建立了碰撞过程中乘员冲击响应分析的有限元模型：采用四节点壳单元及刚体材料模型，接触搜寻采用一体化算法，接触力由罚参数法确定，接触界面的摩擦力由经典磨擦定律计算。仿真分析与台车试验结果的对比表明：应用我体系统动力学方程及显式时间积分格式，可以准确地计算出汽车碰撞过程中乘员的冲击响应。分析了五种减速度波形及五种典型结构的力——变形特性对乘员冲击响应的影响，证明了预变形控制结构及横向受压加撑圆管组合结构的大变形力学特性有利于碰撞过程中乘员安全保护的论断。     

车辆碰撞中乘员各部位动态响应及能量关系

为了说明汽车碰撞中乘员能量分配关系,参考国际常用法规和新评价规程(NCAP)对假人伤害指标的评估提出了一种新的假人各部位划分方式并进行了能量关系和假人响应的相关推导。在此基础之上,以某一经过试验验证的计算机碰撞模型从时域和位移域两个角度对各部位ride-down能量和约束系统能量进行了定量计算和分析,比较了假人身体4部位的动态响应在峰值和时序上的差别和各部位能量、能量密度、ride-down效率的对比关系。最后对以胸部加速度替代整个假人加速度的传统方法和本文的划分方法进行了对比和误差分析,计算结果表明传统方法的能量相比本文的方法存在近10%的误差,并且不能够较好评估整体能量变化趋势尤其是峰值之后的能量变化。研究结果对于深入理解人体各部位能量分配关系、响应以及约束系统的正确设计具有指导意义。     

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。     

汽车碰撞乘员响应模拟软件MOMPSA的研制

目前用于汽车碰撞过程中乘员响应模拟的软件系统（ＭＡＤＹＭＯ）价格昂贵，且系统中只有欧美的碰撞假人模型，因而开发研制了与之类似的ＭＯＭＰＳＡ软件。从软件的设计思想、建模方法、结构以及试验验证四个方面，对ＭＯＭＰＳＡ软件的研制过程进行了全面论述。     

车辆正面碰撞中乘员舱结构耐撞性研究

从安全角度考虑乘员舱是乘客的生命舱。利用HperWorks软件建立乘员舱正面碰撞仿真模型,依据乘员舱内部三维空间压缩量、左侧门框变形量、B柱加速度三个指标,分析乘员舱在正面碰撞中的耐撞性能。结果表明:在正面碰撞中,乘员舱在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向最大压缩量分别是233.66mm、49.67mm和222.61mm,三维空间压缩量在允许范围内,但在X轴、Y轴方向仍有优化空间。从左侧门框变形量、B柱加速度变化曲线分析,乘员舱的耐撞性能也符合C-NCAP的要求。     

硫磺改性沥青路面的力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件对半刚性基层硫磺改性沥青路面进行力学响应计算,将计算结果与SBS改性与基质沥青路面进行对比,结果表明:硫磺改性沥青路面层底弯拉应力显著大于SBS沥青及基质沥青路面,弯沉值小于SBS沥青及基质沥青路面;随着硫磺改性剂掺量增加,路面层底弯拉应力逐渐增大,弯沉值逐渐减小;并且随着沥青面层厚度的增加,面层底部主拉应力减小,弯沉值呈减小趋势。     

汽车与护拦碰撞特性的研究：车与波形梁护拦碰撞过程的力学模型

本文给出了通过对实车足尺护拦碰撞实验数据的观察分析总结出的车与护拦碰撞过程中的一些基本特征，根据这些特征建立了这一过程的的力学模型，并讨论了这一模型的适用范围。     

车辆荷载作用下钢箱梁焊缝应力响应特性研究

依托某大跨径悬索桥钢箱梁工程实例,基于ANSYS软件建立全桥梁单元模型与局部钢箱梁板单元模型,并将不同尺度的模型进行耦合,实现钢箱梁边界条件的准确模拟;然后,依据公路桥梁通行车辆荷载特点,设置车轮荷载在4种不同的横向位置加载的工况,计算不同工况下U肋对接焊缝、U肋与横隔板焊接焊缝的应力响应特点与差异;最后,分析各类焊缝在车辆荷载作用下的应力响应影响面,确定车轮荷载对焊缝的影响范围与程度,为钢箱梁疲劳计算的焊缝模拟与疲劳应力响应计算提供一定的参考。     

汽车正面碰撞试验中后排乘员伤害特性的研究

提出了正面碰撞中后排乘员假人伤害的试验方法和评价指标。通过分析10个车型正面碰撞试验结果,得出了正面碰撞中后排乘员头部、胸部和大腿等部位的伤害特性。     

正面碰撞波形对乘员伤害值的影响

基于能量守恒原理,将复杂的实车碰撞波形简化成参数化的两阶等效波形。通过改变两阶等效波形中的特征参数,研究不同碰撞波形对乘员胸部加速度的影响。计算结果表明,通过合理控制碰撞波形和侵入量,可以有效降低乘员胸部加速度。     

汽车碰撞过程人体响应的研究

本文在多刚体动力学Kane方法的基础上,推导了二维多刚体系统矩阵形式的动力学方程。用于一个具体的汽车乘员/座椅系统模型,计算了汽车正碰过程中人体的运动姿态、加速度、速度和位移响应,以及安全带的受力等特性。与试验结果比较,证明了理论计算的正确性。本文在实例计算的基础上,分析研究了系统参数变化对人体响应的影响以及安全带在汽车碰撞过程中对人体的保护作用。     

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。     

汽车轮胎与路面接触应力分布特点及力学模型

为分析重载交通对沥青路面使用性能的影响,研究了汽车轮胎与路面接触应力的分布特点.轮胎与路表的接触影响因素可分为两类:轮胎相关因素与路面相关因素,文章从力学的角度出发,综合考虑汽车轮胎结构类型、轮胎花纹、轮胎气压、轮胎竖向荷载、行驶速度、轮胎工作状态和路面表面几何特征与干湿状况等影响因素,分析了汽车轮胎在路面上的轮迹接触面形状、接触应力方向组合、接触应力分布特点,通过数学推导,简化荷载模型,在车辆匀速行进情况下,假设轮胎-路表接触面为矩形,考虑轮胎-路表接触力修正系数,建立了轮胎-路表三向接触应力模型,该模型有利于分析竖向接触应力、水平纵向和横向接触应力分布特征及影响因素.     

前碰撞中髋关节姿态对乘员骨盆骨折影响的数值研究

本文旨在建立一种在汽车前碰撞中乘员骨盆损伤评价的虚拟试验方法,以便为乘员安全设计提供相关的生物力学参数。基于LS-DYNA和某一50百分位美国男性下肢解剖学结构信息,建立了一个较为精细的乘员下肢有限元模型,并通过骨盆侧向冲击和膝-大腿-髋部的膝部轴向冲击模拟试验验证了模型的有效性。对该模型进行了虚拟试验,以研究不同屈曲角和外展角的髋关节姿态对骨盆在前碰撞的失效值的影响。结果表明:由于髋臼壁各受力点强度的不同,膝部轴向冲击下的骨盆损伤部位和失效值也随着髋关节姿态的改变而变化。随着髋关节屈曲角和外展角的增大,骨盆损伤部位由髂骨转移到髋臼;骨盆失效值随屈曲角的增加而增大;而随外展角的增加先增大后减小。研究结果为汽车前碰撞安全设计中的乘员骨盆损伤评价提供了参考依据。     

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。     

汽车碰撞过程中加速度特征对乘员损伤的影响分析

针对汽车正面碰撞过程中车身压溃失稳产生初始加速度峰值的特点,提取基本特征,改变峰值大小,构造加速度曲线组,研究峰值变化对乘员安全性的影响。研究表明,车身加速度峰值处于较小范围时,人体综合损伤指标对峰值的变化并不敏感。     

汽车碰撞基本规律研究

应用非线性有限元结构分析软件对多种汽车车身结构进行碰撞过程的计算机模拟计算，在数百例碰撞案例的计算结果中，对速度、加速度、撞压变形、能量及碰撞力作了统计分析，给出统计规律，在此基础上进行理论分析，并给出相应的解析方程。最后结合一具体实例验证了研究结果。