6岁儿童骨盆有限元模型的构建和验证

采用儿童骨盆有限元模型是预测汽车侧面碰撞时儿童骨盆生物力学响应的重要方法。基于6岁儿童CT图像构建了含有真实肌肉形状的6岁儿童骨盆有限元模型,利用该模型重构了儿童尸体骨盆侧面碰撞试验,仿真计算得到的力位移曲线位于尸体试验数据通道内,吻合较好。仿真得到的粘性指数VC值曲线与6岁儿童尸体试验曲线趋势一致,说明了该模型的有效性。进一步研究了不同厚度缓冲材料对骨盆损伤的影响,发现缓冲材料确实能有效降低骨盆的损伤概率。所构建的模型具有较高的生物仿真度,可为儿童骨盆碰撞损伤的仿真研究提供可靠的工具。     

人体有限元模型THUMS用于正面碰撞乘员损伤研究

用第4代新版丰田人体模型THUMS(Total Human Model for Safety),分析研究了正面碰撞对于乘员人体模型的头部﹑胸部﹑腿部的伤害。基于国内某款运动型多功能车(SUV)零部件试验和正面碰撞试验,利用动态非线性显式有限元方法,建立了有限元约束系统模型,用Hyperworks软件作为前后处理器,用动力学分析软件LS-Dyna为求解器的仿真模式。结果表明:该款THUMS人体模型头骨最大压应力2.4 MPa,颅内压应力44 k Pa,头部无损伤风险;股骨﹑胫骨最大应变0.4%,左右十字韧带应变3.6%,腿部无损伤风险。上肋骨应变大于3%,胸部压缩量达到30 mm,造成胸部简明损伤等级三级(AIS3)的概率为30%。因此,该碰撞工况下最有可能受伤的部位是胸部。     

正面碰撞约束系统模型开发与客观验证技术

应用MADYMO模型进行虚拟试验或数值仿真是乘员约束系统开发流程中重要的工具。为得到可靠的模型和计算结果,必需遵循规范的建模和验证流程。本文通过一个实例详细介绍MADYMO正面碰撞模型的建模及验证方法和需要注意的事项。模型的响应与USNCAP试验结果吻合良好,包括腰带与肩带力、大腿力,以及髋部、胸部和头部的加速度响应。客观模型质量评估的结果表明,该模型质量的整体分数达到87.7%,因此可用于进一步DOE和随机分析,并实现约束系统的优化和稳健性设计。     

用于儿童头部损伤生物力学研究的碰撞理论模型建立及验证

机动车事故和跌落等碰撞工况是造成儿童头部受伤的重要原因,研究碰撞过程中儿童头部的动力学响应对于头部损伤的预测具有重要意义。头部动力学模型能够快速预测不同碰撞场景下头部动态响应结果并进而预测头部损伤风险。首先,建立考虑颅骨及皮肤厚度和形态曲率的儿童头部碰撞理论模型用于预测儿童头部在碰撞工况下的响应。然后,通过儿童头部CT扫描提取颅骨及皮肤几何结构,对颅骨和皮肤三维重建后进行分割和定量离散,分别得到能描述颅骨内侧、颅骨外侧及皮肤形态的离散点集群,通过计算得到碰撞点周围的平均曲率与厚度,基于建立的头部碰撞理论模型可计算不同碰撞位置(不同厚度和曲率)的碰撞力。最后,通过碰撞试验对建立的碰撞理论模型进行验证,使用不同年龄的小型猪头部作为儿童头部的代替品进行碰撞试验,将试验结果与上述建立的理论模型对小型猪头部碰撞响应的预测结果(基于小型猪头部的真实的形态曲率、皮肤和颅骨厚度数据)进行对比。研究结果表明：建立的理论模型可以较为准确地预测碰撞脉宽和最大碰撞力;提出的儿童头部碰撞动力学理论模型能够快速预测头部不同碰撞位置的动力学响应,可以为儿童头部损伤的进一步研究提供参考和理论支撑。     

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...     

正面碰撞安全带约束系统开发与试验验证

详细介绍MADYMO安全带及正面碰撞模型的建模流程;并利用此模型,从乘员运动姿态、头胸部伤害响应值和非约束系统效率等方面,对比不同安全带预紧器、限力器模型对乘员的保护效果。计算结果表明,利用预紧器消除安全带的初始松弛量,可显著提高乘员的非约束系统效率,并有效降低人体损伤值;在预紧量相同的情况下,锁扣预紧器的非约束系统效率优于卷收器预紧器;利用限力器可减轻胸部载荷。     

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。     

汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证

汽车正面偏置碰撞可变形壁障的LS-DYNA格式有限元模型采用壳单元建模,能够比实体单元模型更精确模拟其局部变形,在保证计算效率的前提下提高仿真精度.该模型不仅能够满足ECE法规静压强度的要求,且对于比整车碰撞更苛刻的各种部件碰撞工况如平面墙撞击、半面墙撞击、低位水平杆撞击、高位水平杆撞击、垂直杆撞击等,也能够很好地贴近试验曲线.通过模型验算,并与国外某实体单元模型进行计算效率和计算精度的比较,验证了模型的正确性和有效性.     

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。     

三岁儿童头部有限元模型的建立及验证

运用ANSYS ICEM CFD和HYPERMESH软件建立了三岁儿童头部的具有高度解剖学细节的有限元模型.模型由大脑、胼胝体、小脑、脑干、脑镰、脑幕、脑脊液(包含软脑膜和蛛网膜)、硬脑膜、颅骨和头皮组成.运用MADYMO软件对一典型跌落事故进行重建,并在LS-DYNA中进行仿真分析.结果表明,颅内压力呈明显的梯度分布,且符合线性加速度理论,故所建的模型可用于后续深入的损伤生物力学研究.     

小汽车与两轮车碰撞运动轨迹模型构建

应用碰撞动力学理论对小汽车与两轮车碰撞过程进行分析,分别构建了小汽车与两轮车碰撞后各自的运动轨迹模型,并运用自编软件实现车辆碰撞运动轨迹的再现仿真;选取碰撞事故案例,将求解结果与PC-Crash软件再现数据对比分析,结果表明模型可信度较高。     

全承载客车正面碰撞吸能器设计与验证

为开发大型全承载客车碰撞吸能器,通过整车正面碰撞有限元仿真分析,确定了吸能器合理的吸能量和压溃力,以压溃力为目标进行吸能器结构参数设计。采用铝合金和DP600钢试制了吸能器样件,通过静态压溃试验对比不同吸能器的压溃力和变形模式,并通过台车碰撞和整车碰撞试验验证吸能器性能。结果表明,铝合金吸能器的压溃变形模式稳定,材料没有撕裂现象,在正面碰撞、偏置碰撞、斜角碰撞等多种碰撞工况下都能产生良好变形,满足整车碰撞安全性的要求。     

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...     

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。     

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。     

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。     

碰撞位置对行人头部生物力学模型损伤影响

利用人体头部生物力学模型研究了行人与车辆前端碰撞时头部损伤。结果表明,在同一目标点进行碰撞时,由于颅骨碰撞位置不同,产生的颅骨损伤也不同,当碰撞位置为额骨和颞骨时存在骨折风险;对于颅脑损伤,随着碰撞位置不同,存在不同脑挫裂伤及脑振荡风险;与EEVC头部碰撞模型对比头部合成加速度曲线趋势一致,发动机罩外板变形接近,HIC15值随着碰撞位置不同,存在较大差异。     

正面碰撞条件下驾驶员安全气囊的匹配优化

为实现正面碰撞条件下驾驶员安全气囊的匹配优化,建立了某小型纯电动汽车的安全气囊有限元模型及其简化乘员约束系统模型,利用静态展开试验验证了模型的准确性,通过对安全气囊的气体质量流量缩放率、点火时刻等 7 个参数对乘员加权伤害指标（WIC）的灵敏度进行分析,确定了气囊主要优化参数。设计三因素七水平的正交试验,考察优化参数对 WIC、头部伤害指数（HIC）、胸部 3 ms 合成加速度及胸部压缩量的影响等级,利用极差分析确定气囊初步及局部匹配时参数调整优先顺序。构建气囊变量与 WIC 的高阶多项式代理模型,确定了气囊最优参数组合。结果表明,优化后 WIC 下降14.92%,乘员保护效果明显提高。     

儿童座椅对正面碰撞后排儿童假人伤害的影晌

随着汽车被动安全的发展,对于儿童乘员的保护日益受到重视。C-NCAP2012版中,要求在正面碰撞试验后排放置P3儿童假人．用于评价儿童约束系统。文章按照要求首先对比了各国法规中儿童假人的伤害评价方法,通过对不同车型试验数据的研究,讨论后排儿童假人伤害情况。并根据不同的因素,尤其是儿童安全座椅形式,对结果的影响进行分析。结果表明,上拉带式座椅保护效果最好;坐姿较直时对胸部伤害较小,但对头部伤害较大。该研究对于儿童假人的被动安全研究具有很强的实际意义。