头颅撞击发动机罩板的危害性研究

根据赫兹接触定律和头皮的粘弹性特性对撞击吸能的影响，建立了由各向同性材料组成的球壳模型撞击四边简支的矩形板的动态响应模型，该模型仿真结果与试验结果吻合的较好，同时依据头部损伤的评价标准，分析了碰撞速度，碰撞角度，撞击质量，头部的直径，被撞结构的厚度以及撞击的位置等对头部损伤的影响，对有保护行人头部功能的车身结构设计将会起到一定的指导作用。     

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。     

基于行人保护头部碰撞的空调进气格栅结构

研究了一种适用于行人保护头部碰撞的空调进气格栅结构.通过增加前板结构的高度、椭圆形的压溃槽、倾斜角度及悬臂梁结构,弱化头部碰撞区域,有效降低行人头部受到车辆撞击时的撞击速度,进一步减小碰撞伤害.     

车人碰撞中人地接触损伤仿真及防护方法鲁棒性分析

人车事故中行人主要与车辆和地面接触而遭受损伤。此前已有大量研究在车辆接触阶段对多体行人模型进行了验证,但对地面接触阶段的验证较少。本文中评估了用于预测车辆撞击后行人运动和地面接触的4个PC-Crash行人模型。通过车辆和地面接触的HIC伤害与最近研究中的6个尸体实验数据对比显示,其中PC2014行人模型能很好地预测行人头部损伤,车辆和地面接触HIC的平均误差分别为6.07%和5.85%,数据说明PC2014行人模型可以用于再现人车碰撞事故以及开发未来地面接触伤害防护对策。控制制动防护方法鲁棒性研究显示,在3种行人姿态（奔跑、步行和应急）扰动下,HIC平均降低比例分别为63.2%、57.9%和67.8%,说明控制制动防护方法具有很好的抗行人姿态干扰能力。进一步分析不同姿态下的行人损伤发现,3种步态序列之间均有显著性差异,在应急步态下控制制动防护方法有着更好的抗行人姿态干扰能力;而在奔跑步态序列下,往往可以通过控制制动防护方法产生最低的头地碰撞损伤,表明在使用控制制动防护方法对行人进行保护时须考虑到不同姿态产生的影响,以进一步提高控制制动防护方法的地面伤防护效果。     

行人-车辆碰撞中六岁儿童下肢损伤分析及预测

为揭示汽车-行人碰撞事故中车辆前端结构和速度对儿童行人下肢损伤的差异成因及损伤机理，本研究应用符合我国体征且具有详细解剖学结构的六岁儿童行人损伤仿生模型（TUST IBMs 6YO-P），设置了32组涵盖4类常见车型和8种碰撞速度的汽车-行人碰撞仿真，分析下肢运动学和生物力学响应，采用非线性回归建立预测模型对下肢损伤进行评估。结果表明，碰撞速度对儿童下肢长骨骨折和膝关节损伤有直接影响，汽车前保险杠高度影响股骨的损伤程度和膝关节弯曲角度，扰流板离地高度影响胫、腓骨损伤的严重程度。分析膝关节弯曲角度和韧带断裂数据，得出当膝关节弯曲角度分别超出25.9±0.9°、38.6±0.7°、43.2±0.2°时，撞击侧内侧副韧带（MCL）、前交叉韧带（ACL）、后交叉韧带（PCL）发生断裂，基于碰撞速度和前保险杠高度建立的膝关节弯曲角度预测模型，经反求验证该模型可以有效预测膝关节损伤。综合儿童行人下肢长骨骨折评价参数和所建立的小腿弯矩预测模型，发现碰撞速度高于17.94 km/h将会造成儿童小腿骨折。该研究为行人安全法规制定、行人保护装置研发、AEB系统设计和数字化测评提供科学的参考依据。     

基于Euro NCAP典型工况的儿童行人下肢损伤评估方法研究

本文中采用Euro NCAP行人模型认证（TB024）中给出的FCR、MPV、RDS、SUV 4种典型汽车前端结构有限元模型，以及具有详细解剖学结构特征的6岁儿童行人有限元模型来模拟汽车-行人碰撞事故，分析典型工况下汽车前端结构参数对儿童行人下肢损伤的影响。结果表明，RDS车型由于机盖前沿离地间距较小，儿童行人撞击侧股骨大转子位置出现骨折现象；MPV和SUV车型由于扰流板离地间隙较大，对下肢胫骨、腓骨和膝关节韧带的损伤更为严重。最后，基于仿真结果提出了6岁儿童下肢长骨损伤的截面弯矩评价参数，为儿童腿型冲击器研发和数字测评提供参考。     

基于事故再现的行人头地二次碰撞损伤机理分析

由于多体动力学模型能够准确再现事故过程,获得头部落地时刻行人头部的碰撞参数,有限元分析方法能够准确分析行人头部的损伤情况。故文章结合多体动力学模型与有限元分析方法,采用事故再现的方法研究车辆行人碰撞事故中行人头部撞击地面的损伤机理,为行人保护和车辆外形改善提供理论依据。首先用PC-Crash再现汽车行人碰撞案例,仿真结果表明,多刚体模型能够准确地模拟事故现场,从而获得行人头部落地的速度和角度;接着建立了具有精细面部结构的人头有限元模型;最后将事故重建得到的碰撞参数作为边界条件,分析行人头部与地面的碰撞,确定颅内压力、von Mises应力等生物力学参数。结果表明,行人头部撞击地面后,应力波会在颅骨内外传播,并在颅骨和脑组织中产生不同程度的应力集中,当应力超过一定限度时,则会引起不同程度的脑损伤。     

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。     

道路弱势群体头部碰撞特性研究

为了解碰撞事故中道路弱势群体(vulnerable road users,VRU)头部撞击车辆前端的运动特性,基于VRU实际交通事故数据,以VRU头部碰撞位置、碰撞速度和碰撞角度为研究对象,利用虚拟仿真分析工具,开展车辆(SUV和Sedan)撞击VRU(行人、自行车骑行人、摩托车骑行人)典型碰撞工况中头部撞击特性分析,结果表明:随着VRU两轮车参考高度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度和碰撞角度逐渐降低;随着汽车速度增大,VRU骑行人头部碰撞位置靠近车后方,头部碰撞速度逐渐增大。研究结论为行人保护法规及NCAP规程更新提供参考。     

中国首次行人保护碰撞试验

2009年8月23日，中国首例行人保护碰撞试验在中国汽车技术研究中心碰撞试验室进行。试验车辆是广汽本田第八代雅阁轿车，试验假人是本田的POLAR Ⅲ立姿行人假人。碰撞试验再现了轿车40km／h撞击行人的惨烈场景，令人心悸的同时也让大家陷入深深的思考……     

人车相撞头部伤害影响因素仿真分析及试验

在汽车与行人碰撞事故中,行人头部伤害是造成行人重伤或死亡的主要原因。采用有限元三维实体建模技术,建立了发动机罩和包括头皮、头骨两层球体结构的行人头部有限元模型,分析了头部与发动机罩的瞬态大变形非线性撞击响应,得到了头部与发动机罩相撞时的速度、位置及头部质量、发动机罩的厚度、摩擦因数等因素对头部伤害的影响规律,并对铝质与钢质发动机罩作了比较,结果表明铝质发动机罩对行人头部具有更好的保护效果。     

乘用车前端结构几何参数对行人头部动力学响应和损伤风险的影响

通过深入的事故数据分析,研究行人在与不同类型乘用车碰撞中的AIS 3+伤亡风险,采用仿真分析研究乘用车前部结构对行人损伤和致伤因素的影响。以市场上的128款乘用车作为样本,比较了轿车、运动型多功能车和微型厢式车前部结构的主要几何尺寸;基于详尽的行人事故数据,统计分析了各类乘用车-行人事故中的损伤分布和严重性,确定了车辆碰撞速度与行人伤亡风险的关系;利用多体动力学模型,分别在20、40和60km/h的碰撞速度下比较了不同车型的行人头部碰撞条件。结果表明:乘用车前部几何形状对行人头部动力学响应和损伤风险都有显著影响。研究结果可为不同类型乘用车更好地制定行人保护措施提供一定的理论依据。     

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。     

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。     

AEB制动对碰撞事故中假人运动姿态及损伤程度的影响研究

随着汽车安全性能要求越来越高,自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking,AEB)等主动安全配置在汽车上应用越来越广泛。本文针对碰撞前车辆AEB功能的启用对汽车被动安全阶段(100%正面碰撞,FRB)假人离位及损伤可能产生的影响进行探索研究。研究结果表明:AEB启动自动紧急制动功能,乘员假人的头部、颈部、胸部、骨盆部位会相对车辆有一定的前倾运动。并且车辆AEB自动紧急制动功能启动的情况下发生100%正面碰撞,驾驶员损伤值的增高均早于碰撞前车辆未配备AEB功能车辆驾驶员的损伤值,且最高损伤值小于碰撞前车辆未配备AEB功能车辆驾驶员的损伤值,对于骨盆部位则影响不大。碰撞前AEB自动紧急制动系统功能的启用会导致假人有一定的前倾离位,但不一定导致碰撞后假人损伤最高值的增大。     

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。     

50%假人胸部刚度稳定性研究

针对不同坐姿及不同撞击点下50%假人胸部刚度稳定性进行了摆锤撞击试验。结果表明,50%假人胸部刚度在相同作用力撞击下具有较好的稳定性,不会因姿态轻微改变及受力位置差异而发生明显变化,但撞击速度越高则刚度越小,且碰撞点侧移则刚度增大。运用假人胸部刚度稳定特性对碰撞试验结果分析能起到较好的支持作用,可指导整车碰撞试验中前排安全气囊的设计优化。     

行人头部与车辆碰撞中旋转速度对颅脑组织响应影响

为了探究旋转速度在行人头部与车辆碰撞中对颅脑组织响应影响,对46例真实交通事故进行了运动学重建获得行人头部与车辆碰撞线性、旋转速度分布特征,并依此建立了头部与风挡、发动机罩碰撞有限元仿真模型,分析了头部旋转速度在不同线性速度和碰撞位置下对颅脑应力应变响应影响特征.结果表明:在行人头部与风挡碰撞中,当线性速度小于40 k...     

行人头型撞击前风挡玻璃区域的损伤风险分析

针对行人头部防护开展研究,建立了符合GTR要求的4.5kg成人头部模型.通过虚拟试验方法使用成人头部模型对轿车前风挡玻璃进行冲击分析,比较不同碰撞部位及相关结构对人体头部损伤评价指标的影响.结果表明,头部损伤风险表现出明显的区域分布趋势,针对特定结构进行设计,可以有效降低风挡玻璃导致头部损伤的风险.     

Hybrid Ⅲ 50 th假人胸部标定试验影响因素的研究

假人标定是对碰撞假人性能指标进行检验的程序,假人胸部标定是该程序的重要组成部分,对假人采集的车辆碰撞试验数据的正确性起着重要作用。为提高假人胸部标定结果的正确性,文章选取标定时间间隔、肋骨温度、摆锤撞击速度和打击点横向偏移为影响因素,运用控制变量法对混合三型50百分位假人进行胸部标定试验,研究各因素对胸部标定结果的影响。试验结果表明标定时间间隔的主要作用是保证试验结果的重复性,间隔的加大有利于连续试验。肋骨温度影响着胸部整体刚度,温度的升高会导致刚度减小。摆锤撞击速度影响撞击能量,标定结果有随撞击速度的提高而增大的趋势。打击点横向偏移会导致胸部最大反作用力的增大,以及胸部峰值压缩量和迟滞率的减小。