国外汽车碰撞中人体损伤及人体模拟研究概述

本文从汽车被动安全性角度出发介绍了有关人体损伤指标，现有的假人，研究中使用的力学和数学模型以及几个通用的人体计算机模拟软件，本文可供我国研制假人和开发三维人体计算机模拟软件参考。     

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。     

侧面碰撞乘员损伤影响因素分析

开发了侧面碰撞乘员胸部、腹部和髋部损伤影响因素分析模型,并经过多工况试验验证.在该模型的基础上研究了侧面碰撞侵入速度、侵入形态以及车门内饰系统刚度特性对乘员损伤的影响.得出结论是:控制侧面结构侵入速度在8m/s以下,在胸部撞击之前推开乘员的髋部(髋部提前)以及适当的车门内饰系统刚度特性,可以显著减轻对乘员的伤害.     

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。     

无乘员汽车正面碰撞仿真分析

为了掌握汽车正面碰撞时撞击力的传递路径、变形吸能及主要的车身评价指标,利用虚拟仿真技术研究无乘员的汽车正面碰撞。采用HyperMesh前处理软件,建立了某款车的整车模型;采用非线性有限元软件LS-DYNA进行了100%正面碰撞仿真;运用后处理程序LS-PREPOST定量分析了计算数据,得出了车辆保险杠、前纵梁等正面碰撞主要部件的吸能能力、部件连接处的稳固性以及乘员舱的完整性方面需要改进,通过采用非凸截面多胞管梁及增加焊点等方法对局部构件进行了优化设计,并再次仿真验证了优化方案的可行性和合理性。     

汽车碰撞试验中异常加速度冲击信号的分析

针对某型汽车在碰撞试验中多次出现的异常加速度干扰信号进行了分析和研究.经分析认为,该异常冲击信号的产生是由于牵引链条脱钩后撞击玻璃盖板边框后高速反弹敲击车辆底部刚体所致.采用侧撞小车的模拟试验对该分析结果进行了验证,模拟试验测得的加速度曲线在幅值濒率、持续时间上与实车碰撞试验中的异常加速度信号非常相近,进而验证了对异常加速度信号分析的正确性.     

汽车与行人碰撞过程中行人膝关节损伤的参数研究

建立了汽车与行人碰撞的系统仿真模型。通过改变汽车前部结构参数,分析其改变对行人膝关节损伤的影响,从而得出各结构参数使行人膝关节损伤较小的优区间,并在其基础上进行优化组合分析,提出了对行人膝关节损伤较小的汽车前部结构。通过与事故统计分析结果的对比,验证了研究结果的正确性。     

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。     

汽车正面碰撞乘员约束系统模型建立及乘员保护分析

利用MADYMO软件建立了乘员约束系统的模型,整个模型包括车体、安全带、安全气囊和假人.模型经过验证后与试验数据相比较符合要求,并利用验证后的模型对座椅坐垫倾角参数和集成安全带式座椅对正碰中乘员的保护效果进行了分析.     

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。     

正面碰撞中假人伤害分析及安全性改进研究

论文了研究了正面碰撞中假人的运动过程及头部、颈部、胸部与下肢部位的伤害机理与考核指标,这些指标反映了车身碰撞特性、乘员约束系统特性及两者间的匹配这三个方面的综合性能,并针对车身耐撞性能、车身B柱曲线特性及转向系统、安全带与气囊等约束系统对假人的伤害影响进行了详细的分析。基于上述分析对一款新开发车型的安全性现状进行分析并逐步做出改进方案。通过零部件试验、滑车试验及实车验证试验证明分析及改进方案的有效性,本研究对车型开发设计及安全性能改进具有一定的指导意义。     

假人主要伤害值对等效双梯形减速度曲线的灵敏度分析

文中利用同时配置气囊和安全带、只配置安全气囊以及只配置安全带的3种不同正碰台车试验的MADYMO数学仿真模型,分析了等效双梯形曲线不同特征参数对假人头部HIC值、胸部3ms累积加速度以及胸部变形量等3种伤害值的影响.     

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。     

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。     

基于尖顶等效方波的客车正面碰撞安全性结构优化

车体结构正面碰撞的加速度与乘员损伤之间存在着密切的联系。根据实际的碰撞加速度曲线的特点,建立“尖顶等效方波”模型,研究尖顶等效方波的特征参数影响人体损伤响应的规律,从而指导客车正面碰撞安全性的结构优化。     

燃料电池汽车正面碰撞安全性研究

燃料电池汽车在结构上有别于传统汽车,其碰撞安全性尤应关注.文中重点对燃料电池汽车结构特点进行研究,建立燃料电池汽车正面碰撞有限元模型,运用LS-DYNA仿真确定车辆安全性能设计方案.同时根据燃料电池汽车的特点阐述了对其碰撞试验方法的思考.通过实车正面碰撞试验,验证了车辆结构改进设计的效果.     

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。     

基于冲压成形前后网格变化研究汽车碰撞仿真中的冲压效应

为提高碰撞仿真的精度而研究汽车车身钣件在成形过程中的冲压效应,提出了根据冲压前后网格的变形计算出板料的厚度变化、应变分量和等效应变的设想,并相应地推导出计算公式和开发了一个FORTRAN程序。通过以一拉深零件成形为例与有限元软件LS-DYNA的分析进行对比,两者的结果相当接近。表明该设想是可行的,计算结果文件可直接供碰撞仿真使用。     

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。