小腿摆放位置对航空座椅乘员损伤的影响研究

在飞机坠撞事故中,乘员采取合理的坐姿能有效降低冲击伤害。为了分析水平16g动态冲击下小腿摆放位置对乘员损伤的影响,以某型三联航空旅客座椅为研究对象,建立双排航空座椅/乘员约束系统有限元模型,并开展全尺寸滑台试验以验证模型准确性。结果表明在相同工况下,50th百分位假人采用小腿后曲的坐姿与小腿直立坐姿相比,降低了股骨损伤和颈部损伤,但增加了头部损伤。95th百分位假人采用小腿直立的坐姿与小腿前伸坐姿相比,降低了股骨损伤,但头部损伤和颈部损伤增加。研究结果可为不同体型乘员采用相对更安全的坐姿提供参考。     

两种典型安全带布局对乘员的保护比较

为了探究飞机坠毁过程中,安全带座椅系统对乘员的保护情况,利用DYTRAN软件结合ATB数字假人进行了有限元仿真计算。分别针对装备斜三点式和四点式安全带的两种典型的座椅系统,参照FAA对航空用座椅实验的要求设置了两组冲击载荷。通过对比其碰撞动态响应并评估可能的乘员损伤情况,总结了两种安全带形式各自的优缺点。     

客车侧翻碰撞中安全带对乘员损伤的影响分析

参照欧洲ECE R66法规要求,建立客车侧翻仿真模型及其乘员约束系统模型。利用LS_DYNA软件对客车侧翻碰撞试验和客车座椅动态试验进行模拟分析,并与试验结果进行对比,结果表明,有限元模型具有较高的精度。将4个HybridⅢ50%男性假人模型放置在客车最薄弱的车身段座椅上。对客车侧翻过程中,3种约束条件(无安全带、两点式安全带和三点式安全带)的乘员损伤情况进行分析。研究结果表明:无安全带约束时,假人头部和颈部将受到严重损害;两点式安全带和三点式安全带对于所有假人颈部及胸部的保护效果相近;两点式安全带能有效降低大部分假人的头部损伤风险,但碰撞侧外侧假人头部损伤值仍较高。     

基于刚性座椅的航空可替代座椅垫动态冲击试验方法研究

为以低成本代价测试航空可替代座椅垫的动态冲击力学特性,利用结构水平冲击试验台系统,建立了基于刚性座椅的航空可替代座椅垫动态冲击试验方法。并利用所建立的双人位刚性座椅进行了两型航空替代座椅垫(91—01106B331—0—XY型和1003089—001—XY型)的垂向14g动态冲击试验,测试了座椅垫的动态冲击力学性能。结果表明,试验方法可行有效;座椅系统结构可靠,仿真假人经历了前倾再回弹的过程;两型座椅垫都满足CCAR-25-R4适航规范要求,这可为航空可替代座椅垫动态冲击力学性能的适航验证工作提供一定的参考。     

基于刚性座椅的航空可替代坐垫动态冲击试验方法研究

为以低成本代价测试航空可替代坐垫的动态冲击力学特性,本文利用结构水平冲击试验台系统,建立了基于刚性座椅的航空可替代坐垫动态冲击试验方法,并利用所建立的双人位刚性座椅进行了两型航空替代坐垫(91-01106B331-0-XY型和1003089-001-XY型)的垂向14 g动态冲击试验,测试了坐垫的动态冲击力学性能。结果表明,试验方法可行有效; 座椅系统结构可靠,仿真假人经历了前倾再回弹的过程;两型坐垫都满足CCAR-25-R4适航规范要求,这可为航空可替代坐垫动态冲击力学性能的适航验证工作提供一定的参考价值。     

基于正交试验的座椅靠背气囊对乘员保护的优化

在汽车正面碰撞事故中,对于后排乘员的保护尤为重要.为了减小正碰时后排乘员的损伤,使用LS-PREPOST软件建立了后排乘员约束系统和前排座椅简化模型,以50百分位HybridⅢ男性假人代替后排乘员,仿真分析驾驶员座椅靠背气囊对后排乘员的保护效果.在初始建立的简化模型基础上,对各因素进行灵敏度分析,选定气囊放置角度、前排座椅靠背倾角和气囊泄气孔面积作为进一步优化的因素;为分析不同工况下乘员的损伤,选取各因素的水平并采用正交试验优化,以加权伤害准则WIC(weighted injury criterion)作为评估标准,使用极差法推出最优方案.对比分析优化前后的假人损伤数据可知,头部损伤指标HIC(head injury criteria)下降21.15％,WIC下降20.39％,证明靠背气囊对后排乘员的安全保护效果显著.     

Euro-NCAP追尾碰撞中颈部挥鞭伤试验方法研究

追尾碰撞是目前较为多发的一种交通事故形态,主要会对车内乘员颈部带来移位损伤,即挥鞭伤。从挥鞭伤产生机理、试验评价体系的构成、前排座椅静态测量方法、动态测试波形选择、假人定位等多方面入手,研究分析了2013版Euro-NCAP试验法规,给出了具体的试验操作方法,并针对新增加的后排座椅的静态评价进行了重点解读。     

基于模型标定的重型卡车座椅动态舒适性仿真研究

为了减轻重型卡车驾驶员的疲劳,增加了减振机构来提高座椅的动态舒适性。提出一种基于模型标定的座椅动态舒适性研究方法。首先通过台架试验得到了空气弹簧的刚度和阻尼器的阻尼参数。然后对座椅进行模态试验和传递率特性试验,获得座椅模态频率与传递率信息,采用迭代寻参的方法确定连接部位的刚度和阻尼参数,从而建立准确的有限元模型。最后进行模态、传递率和随机振动仿真分析,通过仿真结果评估座椅动态舒适性。结果表明,仿真与试验的模态频率误差小于3%,传递率峰值误差小于10%,且该座椅固有频率与人体敏感频率不重合,座椅在非共振频率段的传递率较小。降低共振频率下传递率的波峰值与响应点的均方根加速度值可以提高座椅的动态舒适性。     

减少侧面碰撞假人胸部肋骨变形量的方法研究

基于某型车在未配置侧面座椅安全气囊和帘式气囊的情况下,由于假人胸部肋骨变形量存在超标问题,对车型进行综合分析和成本考虑,故采用通过对座椅骨架的局部优化来改善假人背板受力情况,以降低假人胸部肋骨变形量,从而使其满足欧洲经济委员会法规ECE R95和中国汽车侧面碰撞标准GB 20071-2006要求.试验结果表明,优化座椅骨架的局部结构来改善假人背板受力情况,进而降低了假人胸部肋骨变形量,满足了ECE R95和GB 20071-2006法规要求.     

基于某SUV正碰台车试验的有限元建模仿真研究

台车碰撞试验是约束系统开发的主要试验验证方法,基于某SUV的正碰台车试验,建立了乘员侧约束系统有限元模型,介绍了约束系统模型中假人定位、座椅、安全带、白车身、气囊的建模方法,并用LS-DYNA软件进行计算,依据C-NCAP管理规则对假人伤害进行评分。有限元计算结果显示,假人运动姿态、假人各部位伤害曲线与试验相比较吻合,各部位得分与试验基本一致,验证了约束系统模型的有效性。     

面向汽车座椅设计的人体单一尺寸确定方法

针对汽车座椅尺寸设计,结合人机工程学和统计学理论,提出基于累积概率和分组插值的人体静态尺寸的两种设计方法.通过建立第95个百分位假人模型,验证这两种设计方法对人体身高尺寸进行计算的有效性.结果表明:两种方法所得到的身高数据精度较好、结果相近,可以为汽车座椅的尺寸确定提供设计依据,也能为不同百分位假人模型的建立提供合理的尺寸.     

团队与散客一体化舱位控制方法

团队控制问题对于亚洲航空市场,尤其是东南亚市场非常重要。在目前航空公司收益管理研究中,缺乏团队旅客的舱位控制问题研究。团队与散客的舱位控制是相互影响而不能割裂的,应将团队与散客的舱位控制问题综合起来研究。设计了一个数学模型,确定团队与散客的座位分配。由于模型是一个非线性模型,缺乏合适的求解算法。设计了一个分枝搜索算法。通过实例证明算法有效,研究结果可以提高航空公司收益。     

车辆防护座椅性能及缓冲吸能器性能分析

抗爆炸冲击座椅广泛应用于我国军用车辆,其缓冲吸能组件特性直接决定座椅防护性能的优劣。为使乘员损伤达到最小,针对某型军用车辆在底部爆炸环境下乘员防护性能进行研究。通过实车底部爆炸试验获取的座椅安装点冲击信号,利用座椅冲击试验台测量不同参数缓冲吸能组件载荷-位移特性,通过有限元模型对试验进行验证和优化。以AEP55乘员伤害准则为目标,研究某军用车辆座椅防护性能提升方法。结果表明,改进后的缓冲吸能组件载荷-位移特性曲线能够显著降低乘员损伤并充分利用座椅行程。为后续座椅缓冲吸能组件设计优化提供导向。     

基于潜在类别条件Logit模型的机舱座位选择行为

为向旅客推送精细化座位推荐服务,通过潜在类别条件logit模型探究了旅客座位偏好及座位效用差异。首先运用解释结构模型筛选出影响旅客选座的关键因素;其次对旅客及其选择偏好进行RP-SP调查,运用潜在类别条件Logit模型划分旅客类别,进一步探究不同因素对旅客类别的影响程度;最后构建不同类别旅客机舱座位效用函数,根据效用最大化原则判断旅客选择行为。结果表明,旅客在机舱座位选择行为上存在异质性,旅客被划分为三个类别：class1占比38.8%,倾向于选择第一排或紧急通道排的过道位置;class2占比39.8%,倾向于选择靠窗座位;class3占比21.4%,倾向于过道位置。研究将为航空公司进行座位管理及制定座位附加服务费提供理论及决策支持。     

车辆正面碰撞的仿真与试验

以某轿车为对象,建立含乘员约束系统整车有限元模型.在LS-DYNA环境下,将整个模型划分为36万个壳单元进行正面碰撞过程数值模拟.对碰撞过程中能量转移、耗散、主要结构的吸能效果、乘驾假人的变形损伤指标进行了分析.将仿真分析结果与碰撞试验测试结果进行对比和评估,验证了含乘员约束系统的整车有限元模型的有效性;含乘员约束系统的汽车碰撞模型及计算机仿真分析方法较真实地反映出实车碰撞的状况和结果,具有实际工程应用价值.     

极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.     

非漂浮型和漂浮型航空座椅垫动态压缩力学性能研究

为研究航空座椅垫的动态压缩力学性能,基于非漂浮型和漂浮型两型航空座椅垫,考虑4种非漂浮层材料密度和4种漂浮层材料占比的影响,通过电子万能实验机与高速液压伺服实验机开展准静态和动态压缩特性实验,研究座椅垫的变形过程、率敏感性、能量吸收和能量损耗等变化规律。结果表明：航空座椅垫压缩实验重复性较好;座椅垫材料具有明显的非线性特性、迟滞效应与超弹性特性,且弹性模量较小;座椅垫材料率敏感性较为明显,应变率参数与非漂浮层密度正相关,与漂浮层占比负相关;峰值能量与应变率、漂浮层占比及非漂浮层密度均正相关;能量损耗百分比与应变率正相关,与漂浮层占比和非漂浮层密度负相关,且漂浮层材料占比起主导作用。     

含裂纹功能梯度板能量释放率的ABAQUS用户子程序开发

为求解含裂纹功能梯度板的动态能量释放率,提出了基于非均匀有限元法的虚拟裂纹闭合法.基于有限元软件ABAQUS平台,开发了动态载荷作用下功能梯度材质的哑节点断裂单元,编写了用户自定义子程序UMAT和UEL,求解了动态载荷作用下的含裂纹功能梯度板能量释放率分量.对不同形状因子下的中心和倾斜裂纹功能梯度板的动态能量释放率分量进行了求解,并转化为动态应力强度因子,与差分法作比较.数值算例结果表明,动态载荷作用下功能梯度材质的哑节点断裂单元具有精度高、简捷方便、裂尖无需使用奇异元或特殊单元和子程序通用性强等优点,为工程师求解动态断裂参数提供了新途径.     

基于多目标优化的儿童座椅匹配方法

基于一款已获得国家专利的集成式儿童安全座椅约束系统参数可调的特征,选择座椅高度、靠背角度、安全带限力器限力值为优化变量,以儿童乘员头部损伤、胸部损伤、颈部损伤为优化目标,采用多项式回归近似模型和多目标进化算法相结合的方法对该集成式儿童座椅在保护3岁、6岁、10岁儿童乘员时的可调约束参数进行了多目标优化.结果表明:优化后的约束参数能对上述儿童乘员提供更好的保护作用,优化效果显著.最后在得到的3组优化约束参数的基础上,提出了一种针对3～10岁不同身材儿童的自适应匹配方法.