正碰下6岁儿童乘员的胸部运动学方程与损伤风险分析

为厘清正面碰撞中6岁儿童乘员胸部损伤机理,基于ECE R129法规,选取某款儿童约束系统（CRS）,对比Hybrid Ⅲ 6YO假人模型与THUMS 6YO人体有限元模型在正面碰撞中的运动学响应与损伤指标的差异;用Hybrid Ⅲ 6YO假人模型,建立胸部动力学方程,分析正碰中内外力对胸部加速度的影响;对THUMS 6YO人体有限元模型的肋骨、心脏和肺部的应变进行分析,得出儿童乘员的胸部损伤风险。结果表明：Hybrid Ⅲ 6YO假人模型所受到的颈部力与安全的肩带力对胸部加速度的影响较大。THUMS 6YO人体有限元模型的胸部质心合成加速度52.1g,Hybrid Ⅲ 6YO假人模型的加速度38.8g,两者均低于法规规定的参考数值。     

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。     

加载位置对HybridⅢ假人胸部响应影响

在世界各国汽车安全碰撞法规和NCAP试验中,大多都会采用HybridⅢ假人的胸部最大压缩量来评估车辆对乘员胸部的防护效果.但因HybridⅢ假人的胸部最大压缩量采用定点测量办法,使测量结果易受加载位置的影响.针对该问题,本文通过假人胸部低速冲击标定试验,研究了加载位置对HybridⅢ假人胸部压缩量的影响.结果表明,Hy...     

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.     

基于C-NCAP中MPDB试验对HybridⅢ5百分位假人的伤害分析

正面50%重叠移动渐进变形壁障（MPDB）工况是源于不同类型车辆碰撞相容性的研究,本文针对MPDB试验中的Hybrid Ⅲ 5百分位假人在碰撞试验中受到的损伤进行研究。通过对比汽车副驾位置的Hybrid Ⅲ 5百分位假人和驾驶员后排位置的Hybrid Ⅲ 5百分位假人的头颈,胸腹部,大腿、骨盆等身体部位的伤害值,分析Hybrid Ⅲ 5假人在车辆不同位置的损伤情况。结果表明,Hybrid Ⅲ 5假人在副驾位置时比在主驾后排位置时受到的损伤较小,尤其是其头部HIC值和头部合成加速度方面。     

中国50百分位人体与标准试验假人正面碰撞响应差异的研究

根据中国人体尺寸参数,在国外标准假人HybridⅢ50 th假人模型的基础上,使用MADYMO软件中的缩放方法建立了符合中国50百分位身材的假人模型;加上另行建立的乘员约束系统模型,分别进行了正面碰撞仿真。结果表明,中国成年男性50百分位身材的假人模型的头部和颈部的损伤参数明显大于HybridⅢ50 th假人模型的相应参数。另外,志愿者和HybridⅢ假人的低速碰撞试验结果也表明,志愿者头部和颈部受到损伤的风险大于HybridⅢ假人的相应损伤风险。由此可见,采用HybridⅢ50 th假人进行碰撞试验不能准确反映中国人体的头部和颈部损伤情况。     

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。     

侧面碰撞用假人标准

世界各国的汽车安全标准纷繁复杂,对于汽车界而言,十分希望能统一全球的汽车安全标准,然而却困难重重。目前世界上有两大汽车侧面碰撞用假人:SID和Euro SID。SID是美国侧面碰撞试验用的假人,EuroSID是欧洲侧面碰撞试验用的假人。它头部采用美国正面碰撞假人Hybrid Ⅱ,胸部采用Hybrid Ⅲ,可做头部     

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。     

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。     

MPDB工况THOR假人优化策略

THOR假人与传统Hybrid假人相比,Thor假人有四个胸压传感器,胸部传感器更为敏感,尤其是右上胸压,假人伤害要比Hybrid假人更大。本文基于某车型仿真与滑车试验,针对影响THOR假人胸压的主要因素进行分析,总结归纳出THOR假人的优化策略。     

Hybrid Ⅲ 50百分位假人胸部低速撞击标定研究

对Euro NCAP新的Hybrid Ⅲ 50百分位假人胸部低速撞击标定程序进行了理论分析,比较了其与现行高速撞击标定程序的异同.然后通过胸部撞击标定试验对其影响因素进行分析,并结合我国实际情况讨论了符合我国国情的胸部低速撞击标定程序.     

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。     

车辆乘员眼部损伤风险仿真评估

基于中国50百分位成年男性人体测量学参数,开发了具有眼组织生物力学响应的中国体征安全假人头部模型。在LS-DYNA软件中验证了跌落标定试验中头部模型的加速度响应,探究了正面碰撞工况下气囊对眼组织损伤的影响。并利用仿真数据建立了归一化能量与眼组织损伤概率的损伤风险曲线。结果表明,在头部跌落仿真试验中,中国体征碰撞假人头部加速度响应高于HybridⅢ假人;在正面碰撞工况下乘员约束系统仿真试验结果表明,当碰撞速度高于55 km/h时,视网膜脱落风险将增大,巩膜von Mises应力、变形量均达到引发眼球破裂损伤的阈值。     

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。     

ISOFIX型儿童座椅正面碰撞台车试验的有限元仿真

建立了ISOFIX型儿童座椅的有限元模型,并应用HybridⅢ3岁儿童假人有限元模型,建立了ISOFIX型儿童座椅正面碰撞台车试验的有限元模型,进行了仿真,对比分析了台车试验与有限元仿真的假人动态举动,头部、胸部和髋部的合成加速度波形及假人伤害值.接着用有限元模型对儿童座椅上拉带限力效果进行了评价.结果表明,有限元模型仿真结果与试验结果基本吻合,假人伤害值均在法规指标值以内.上拉带限力虽使头部最大前向移动量有所增加,但仍远小于指标值,且其他伤害值都有不同程度的降低.     

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。     

正碰试验假人的生物力学特点及其标定系统研制

在对Hybrid Ⅲ型正碰试验假人的结构及其生物力学特点进行分析的基础上,介绍了相应的标定方式;参照该型假人的标定参数,研制了一套符合要求的假人标定装置及其数据采集系统。     

C-NCAP三种碰撞形态简介

试验车辆100%重叠正面撞击固定刚性壁障,碰撞速度为50～51km/h（试验速度不得低于50km/h）。在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个Hybrid Ⅲ型第50百分位男性假人,用以测量前排人员受伤害情况。在第二排座椅最左侧座位上放置一个HybridⅢ型第5百分位女性假人，最右侧座位上放置一个P系列3岁儿童假人．用以考核乘员约束系统性能及对儿童乘员的保护。     

WorldSID 50th假人整体式和分体式胸部垫片的比对分析

为深入了解WorldSID 50~(th)假人整体式和分体式胸部垫片结构性能的差异,在相同冲击工况下分别对配备两种垫片的WorldSID 50~(th)假人的胸部和腹部进行冲击,分析假人各部位的响应特性。结果表明:在相同冲击条件下,配备分体式垫片的假人所受到的冲击力较小,所产生的胸腹部位移较大,使假人的受力响应更集中于受力的区域附近,力及加速度的传递方面会有所削弱,但总体的差异不大。此研究中针对WorldSID 50~(th)假人整体式和分体式垫片在相同冲击工况下的研究和分析,为后期WorldSID 50~(th)假人胸部垫片的改良和选择提供了基础,具有一定的指导意义。