正面离位乘员试验中采样时长对假人伤害值的影响分析

为了分析离位乘员正面碰撞试验中采样时长对假人伤害值的影响,本文以驾驶员位置的HIII-5F假人为研究对象,对假人三个主要部位(头、颈、胸)的伤害值进行统计分析,研究了两种采样时长125ms与200ms下假人各主要部位的伤害情况。结果表明:不同采样时长对假人头部伤害以及胸部伤害指标未产生影响,在不同采样时长中,气囊的展开状态以及假人在不同时刻身体各部位运动趋势的差异,均会对颈部伤害指标产生影响。     

UN R129侧碰数值模拟的3岁儿童损伤风险研究

根据联合国欧洲经济委员会制定的UN R129法规儿童约束系统（CRS）台车侧面碰撞条件,提出了2种台车侧面碰撞仿真试验方法,并验证了其可行性。基于该试验方法,采用Q3儿童假人,建立3种不同CRS（五点式-成人安全带固定（三点式CRS）,五点式-ISOFIX固定,前护板型-成人安全带固定）的侧面碰撞数值分析模型。分析了儿童乘员的运动学响应和头、颈部及胸部的损伤物理参数。结果显示：儿童乘员在不同类型的CRS中的运动学响应不同。ISOFIX固定条件下儿童头部损伤风险较大,除三点式CRS约束条件下的儿童乘员损伤物理参数接近耐受极限值外,其他2种工况下的儿童乘员的胸部合成加速度（3ms）和上颈部弯矩值均超过儿童乘员耐受极限值,可见在侧面碰撞中儿童乘员的胸部和颈部损伤风险较大。     

汽车转向机构对女性驾驶员伤害的仿真分析

建立了带Hybrid Ⅲ 5%女性假人的转向机构台车试验模型并验证,以现行标准中整车正面碰撞试验结果为边界条件,研究分析汽车转向机构对女性驾驶员的伤害情况。结果表明,在没有气囊保护情况下,转向机构对女性驾驶员的头部、颈部和胸部伤害很容易超过标准要求。建议在现行零部件试验标准中增加对女性驾驶员的测试。     

基于MADYMO模型的再次优化使达到 C-NCAP 4星的目标

为了达到某车C-NCAP 4星的目标,在基于台车试验数据、几何数据和约束系统零部件试验数据的基础上,建立了某车正面100%碰撞乘员约束系统的MADYMO模型,此模型可以很好的再现滑台试验,并在改变气囊和安全带参数上进行了优化,优化后假人伤害值达到了预期的分解目标,做滑台试验验证了MADYMO模型的准确性,第一次摸底试验副驾驶员侧假人头部及颈部伤害值未达到预期的分解目标。再次通过MADYMO优化副驾驶员侧气体发生器向安全气囊充气的性能(压力-时间曲线),使副驾驶员侧假人头部及颈部伤害值达到满分,第二次摸底试验结果达到了假人伤害值的分解目标。     

基于滑台试验的THOR 5F假人胸部变形特性研究

为了研究THOR 5F假人对约束系统开发带来的影响,分别将THOR 5F假人和HybridⅢ5th假人放置在驾驶员侧、前排乘员侧和后排左侧进行50 km/h滑台试验,对两种假人在3个位置碰撞中胸部变形特性进行了对比。结果表明:THOR 5F假人胸部4个变形量测量传感器,带扣侧下方位置测量值最大, THOR 5F假人胸部最大变形量是同等试验条件下HybridⅢ5th假人胸部压缩变形量的2.4倍,且该胸部位置在假人向前平动过程中存在刚度,该胸部刚度约为100 k N/m。研究结果为THOR 5F假人胸部评价指标的制定及约束系统开发提供了参考。     

基于儿童与成人损伤防护的侧面气囊参数优化

为了对轿车侧碰条件下影响儿童和成人乘员损伤风险的侧面胸部气囊的设计参数进行优化,采用有限元和多刚体仿真模型,并结合试验设计,以胸部气囊的材料泄气率常数、起爆时间及安装位置为设计变量,以儿童头部合成加速度ahead-res和成人胸部黏性指标VC值为优化目标,构建代理模型,并进行多目标优化。研究结果表明,优化后的ahead-res和VC值比初始仿真模型中的相应值分别降低了约18%和50%。优化后的侧面胸部气囊既能够保护成人乘员又能够保护儿童乘员。     

乘用汽车小重叠率侧面柱碰撞的乘员损伤研究

基于侧面柱碰撞对乘员伤害的严重性,利用LS-DYNA与Hyper Works软件建立了某乘用汽车的侧面柱碰撞仿真模型,通过ES-2RE型假人对该事故形态中乘员的损伤进行了仿真研究。其结果表明:在侧面柱碰撞中人体的头部、颈部、下部肋骨以及腹部受到的伤害较大,而上、中部肋骨以及骨盆的伤害较小。     

基于正面碰撞安全性的PHEV乘员约束系统的优化和实验

以某款Plug-in混合动力电动汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)的正面碰撞安全性为研究目标,针对设计结构和整车质量的变化可能导致原型车已经匹配好的乘员约束系统无法提供最优保护的情况,基于RBF神经网络算法,对PHEV的正面碰撞乘员约束系统的相关参数进行分析和优化,以降低假人头部、颈部和胸部的伤害值为目标,建立了PHEV的正面碰撞试验乘员约束系统仿真计算模型,通过仿真计算和实车正面碰撞试验,验证了优化后的乘员约束系统具有更好的被动安全性能。     

客车座椅乘员保护假人颈部伤害研究

目前国内外客车座椅乘员保护标准,均只对假人头部、胸部及大腿的伤害指标作了要求,而未涉及假人的颈部伤害。而在现有的C-NCAP新车安全评价标准中,颈部伤害却是一个很重要的评分项,可见颈部伤害指标的重要性。通过对国内某款客车座椅进行CAE分析,研究其对假人颈部的保护性能。     

汽车正碰试验假人头部与颈部标定试验研究

假人参数在碰撞试验中对碰撞模拟结果有显著影响,分别对汽车正面碰撞实验应用的HybridⅢ男性假人头部与颈部标定试验要求、步骤等及实验结果的分析方法进行了详细介绍,并通过具体试验对某HvbridⅢ做了头部与颈部的标定.     

正面碰撞中轿车前排头枕气囊对后排乘员的保护影响分析

提出了头枕安全气囊的设想:在前排座椅头枕内部增设安全气囊,在正面碰撞中该气囊打开并迅速膨胀,在后排乘员头部与座椅间形成气垫,并吸收碰撞能量,避免头部与前排头枕或靠背发生二次碰撞,从而达到减轻乘员伤害的目的。为此,以某型轿车相关尺寸与性能参数为依据,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了后排乘员约束系统仿真模型,并经试验验证。仿真结果表明:相比于普通前排座椅,头枕气囊能够使后排乘员头部伤害值HIC15下降66.4%,颈部枕骨伸张弯矩下降63.9%,而胸部伤害值T3MS仅增加5.5%。     

基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计

基于中国人体头部尺寸参数,采用非均一线性缩放方法对混合Ⅲ型(Hybrid Ⅲ)假人头部模型进行缩放获得了符合中国50百分位人体尺寸的假人头部模型。利用该模型建立头部标定试验仿真模型,研究了假人头部模型质心设计参数对中国假人头部模型在标定试验中动态响应的影响,通过与Hybrid Ⅲ假人头部标定试验响应的对比,探讨了基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计依据。结果表明,缩放所得中国假人头部模型合成加速度峰值较Hybrid Ⅲ假人头部模型大8.6%;质心参数对中国假人头部模型合成加速度峰值的影响比Hybrid Ⅲ假人头部模型明显;当前Hybrid Ⅲ假人头部模型质心偏差要求不适用于中国假人头部模型质心参数设计,中国假人头部模型的生产应制定更严格的质心偏差要求。     

大客车紧急制动乘客约束系统的仿真研究

利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型,求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量等损伤值。与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程。然后建立了客车紧急制动乘客伤害评价体系,并利用上述模型在近似减速度的假设下,对客车紧急制动工况进行仿真计算,得到了不同形式的安全带及座椅倾角与乘员损伤值的关系。通过仿真分析可知,在紧急制动时,三点式安全带对乘员具有较好的保护效果,同时增大座椅坐垫倾角可以减少乘员损伤值。     

某车型正面角度碰撞中未佩戴安全带情况下的假人伤害试验研究

对某款乘用车进行了FMVSS 208正面角度碰撞不佩戴安全带试验,通过对前排乘员试验结果进行比较分析,指出该种碰撞形态下的各性能指标值特点,颈部、小腿受到的伤害较小,头部、胸部以及膝部会受到较大的伤害。所以,在现实事故中,若是乘用车以一定角度撞向建筑物或车辆,头部、胸部及膝部应是救治或检查过程中的重点关注部位。     

混Ⅲ假人、GHBMC人体模型以及中国人体模型的正碰损伤差异

基于清华大学汽车碰撞试验室关于中国参数化人体有限元模型的研究,根据中国50百分位人体的参数生成了可用于碰撞仿真的中国50百分位人体模型,通过相同车型同一工况下的碰撞仿真分析,使用损伤响应分析和损伤风险曲线两种不同的评价方式研究了Hybrid Ⅲ假人、GHBMC有限元人体模型以及中国50百分位人体模型损伤响应的差异性。结果表明,相比中国50百分位人体模型,Hybrid Ⅲ 50百分位假人模型的颈部和胸部损伤风险更高,而GHBMC 50百分位人体模型的大腿损伤风险更低,分析结果揭示了两种乘员评价工具在评价基于保护中国人体而设计的乘员约束系统时的差异性和局限性。     

汽车侧面碰撞帘式气囊仿真

针对侧面碰撞在交通事故中比例大、致死率高等问题,采用计算机仿真的方法研究侧碰帘式气囊对乘员的保护效果。利用PSM子结构方法建立侧碰车体模型;利用CATIA软件设计帘式气囊的CAD模型,并通过静态起爆和动态冲击试验对其进行有效性验证;在MADYMO软件中建立乘员侧碰约束系统并通过正交试验对其进行优化,得出侧碰中假人头部加速度曲线。结果表明,帘式气囊在侧碰中对假人保护效果较好,为帘式气囊的普及提供一种理论依据。     

新型管式气囊的防护性能分析及结构优化

汽车安全气囊乘员约束系统是一种有效的被动安全保护设备,它可有效地降低乘员在碰撞中所承受的减速冲击和二次碰撞力,但气囊在提供乘员保护的同时也可能对乘员尤其是离位乘员造成伤害。因此如何进一步减少副作用、降低成本等问题仍是理论上和工程中需要不断探索的重要课题。对作者发明的管式气囊技术进行进一步研究,通过有限元建模及MADYMO仿真运算软件建立气囊以及假人的虚拟试验模型,采用台车试验和虚拟试验相结合的方法,以台车试验获得的碰撞加速度曲线作为基线,附加上用计算机产生具有相同统计特性的白噪声子样,合成得到虚拟试验所需的碰撞曲线,输入到所建立的有限元模型中进行运算,对管式气囊的静态起爆特性以及在碰撞中对乘员的防护效果进行研究分析,虚拟试验结果表明管式气囊展开过程基本平稳,展开模式可控性强,先展开后膨胀的展开方式避免了传统气囊起爆初期压力突然增大以及后期压力不足的情况,能更好地发挥碰撞过程中对乘员的保护作用。同时针对仿真过程中发现的问题,通过布置拉带的方式对管式气囊的结构进行进一步优化。     

基于不同年龄的自适应儿童乘员约束系统参数优化研究

针对单一碰撞工况匹配的儿童乘员约束系统不能保证在其他碰撞工况下儿童乘员的保护,而且极易造成更大的伤害。基于内置式自适应儿童约束系统的参数可调的特征,选取坐垫高度、坐垫长度、安全带限力值为优化变量,以儿童综合伤害评价值I及颈部损伤临界值Nkm为优化目标,采用多项式回归近似模型和非支配遗传优化算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-Ⅱ)相结合的方法,分别对3、6、10岁儿童假人在法规GB 27887规定的正面碰撞和追尾碰撞工况下进行多目标优化计算。优化结果表明,在优化设计点,3个年龄段的儿童假人在两种碰撞工况下都能获得较好的保护。基于文中3个年龄段假人的优化设计点,拟合出优化变量与儿童身高和体重的相关关系模型,从而对不同身高和体重的儿童乘员都能达到很好的保护效果。     

汽车儿童安全座椅碰撞性能仿真分析

针对欧洲儿童乘员约束系统法规(ECER/4),以某款汽车儿童安全座椅为研究对象,使用非线性有限元动力学分析软件LS-DYNA进行了ECER/4动态试验环境下的碰撞过程仿真分析,得到假人头部加速度、头部损伤值HIC15及胸部加速度。通过与相应法规的比较,初步证明了该款儿童安全座椅的碰撞安全性。     

客车座椅乘员保护小腿伤害研究

纵观国内外客车座椅乘员保护动态实验标准,均只对假人头部、胸部及大腿的伤害指标作了要求,而未涉及假人的小腿伤害。通过CAE法对国内某款座椅进行了仿真分析,在该座椅满足标准要求的情况下,发现假人小腿伤害却非常大。然后从试验假人小腿伤害的机理出发,对该款座椅进行了结构改进,改进后假人的小腿伤害明显降低。