爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析

爆炸冲击下座椅底部防护性能的研究日益受到关注。针对某特种车辆爆炸冲击环境下乘员防护座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境。利用仿真计算与试验所得座椅安装点加速度及乘员响应对有限元模型进行验证,通过改进座椅安装方式分析对比座椅底部防护性能,借鉴AEP55乘员伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、黏性阻尼系数、坐垫刚度3因素运用拉丁超立方试验设计进行座椅参数影响分析。研究发现:座椅侧面安装方式相对底部安装方式能够达到14.5%的综合防护能力提升;弹簧刚度、黏性阻尼系数及坐垫刚度对座椅防护性能有显著影响并呈现一定相关效应。为后续底部防护座椅设计优化提供导向。     

爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析研究

爆炸冲击下座椅底部防护性能的研究日益受到关注。针对某特种车辆爆炸冲击环境下乘员防护座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境,利用仿真计算与试验所得座椅安装点加速度及乘员响应对有限元模型进行验证,通过改进座椅安装方式分析对比座椅底部防护性能,借鉴AEP55乘员伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、粘性阻尼系数、坐垫刚度3因素运用拉丁超立方试验设计进行座椅参数影响分析,研究发现：座椅侧面安装方式相对底部安装方式能够达到14.5%的综合防护能力提升;弹簧刚度、粘性阻尼系数及坐垫刚度对座椅防护性能有显著影响并呈现一定相关效应。为后续底部防护座椅设计优化提供导向。     

垂向强冲击载荷下车辆缓冲座椅的安全带系统防护性能分析及优化

针对特种车辆受到垂向强冲击时缓冲座椅的安全带系统防护性能进行研究,建立了地板-座椅-乘员系统的有限元模型,对驾驶室地板结构施加冲击位移输入,应用数值仿真方法比较分析了缓冲座椅分别匹配两点式、三点式、四点式和六点式安全带时对乘员的约束效能。在垂向强冲击载荷下,具有六点式安全带的缓冲座椅可有效地减小腰椎轴向压力峰值,同时降低乘员与车身结构发生冲击碰撞的可能性。进一步对六点式安全带的预紧特性和限力特性参数进行了多设计方案分析和优化,具有匹配优化后的预紧特性和限力特性的六点式安全带可使乘员的腰椎轴向压力峰值比优化前降低10.7%,比三点式安全带显著地提高了缓冲座椅抗垂向强冲击的安全性。     

爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响

通过给地板施加不同的加速度作为边界条件的方法,研究了加速度上升斜率、峰值、持续时间与小腿损伤之间的关系。首先建立了整车有限元模型;并通过整车爆炸试验验证了模型的准确性。然后验证了利用简化模型研究乘员小腿损伤的可行性;并探究了可以精确仿真小腿损伤的最简边界条件。最后通过改变加速度参数研究了加速度对小腿损伤的影响。结果表明,最简边界条件为至少获得乘员脚部和座椅安装点的加速度值;加速度的持续时间和峰值对乘员小腿损伤的影响较大。对整车爆炸试验操作与设计防护车辆底部结构有一定的指导意义。     

车辆受垂向强冲击时座椅安全带的防护效果比较分析与锚点位置优化

针对特种车辆受垂向强冲击时座椅安全带对乘员防护性能问题研究较少的情况,该文应用数值仿真方法分析评价了分别配置5种形式安全带的座椅—乘员系统模型的垂向强冲击响应,在此基础上进行了5点式、6点式安全带的锚点位置优化研究,并分析检验了该优化方案在车辆正面、侧面碰撞工况的防护效果。研究结果量化评价了多点式安全带结构形式差异对乘员防护效果的显著影响,实现了以乘员的垂向冲击防护为主要目标的座椅安全带锚点位置优化分析,对于特种车辆座椅安全带系统的综合优化设计具有技术指导意义。     

设备缓冲平台在水下爆炸载荷作用下冲击响应分析

 在水下爆炸舰船抗冲击试验中,缓冲平台是设备冲击防护的有效工具。为检测缓冲平台在爆炸载荷下的缓冲特性,用小型浮动冲击平台作为试验冲击载体,对缓冲平台和平台上设备的基础输入进行测量,并采用冲击谱分析方法进行处理分析,得到了缓冲平台冲击响应特性。试验分析结果表明,缓冲平台采用不同的阻尼比对平台设备冲击响应的影响较大;当设备的自身质量较大时,平台上设备响应谱会出现明显的谱跌现象;在设备抗冲击防护设计时,应当考虑设备质量及固有频率对冲击谱的影响,这样有利于减小设备抗冲击防护设计难度。     

车辆底部防护蜂窝夹层结构抗冲击性能分析

为满足车辆底部爆炸冲击防护需求,仿真分析爆炸冲击作用下单层纵向、横向布置蜂窝夹层结构与1.5层、双层横向布置蜂窝夹层结构的防护性能,对比分析不同蜂窝结构的压缩变形、吸能、车身地板加速度和假人小腿垂直方向受力,并对双层横向布置蜂窝夹层结构进行试验验证.分析结果表明:横向布置蜂窝夹层结构吸能性能较好,纵向布置蜂窝夹层结构刚度和强度较好,双层蜂窝夹层结构抗冲击性能较好.      

填充聚氨酯泡沫蜂窝纸板缓冲性能试验

为了研究复合缓冲材料的缓冲防震性能,将聚氨酯填充到蜂窝纸板的孔隙中制作了聚氨酯蜂窝纸板复合材料并对其进行落锤冲击试验和静态压缩试验。通过试验数据和应力-应变曲线,分析了该复合材料在静态和低速冲击条件下表现的力学行为,进而对其静、动态缓冲吸能性能进行对比研究。结果表明:蜂窝纸板材料的静态、动态吸能量均随孔径的增大而增大,动态吸能量增大的幅值更明显;复合材料的吸能量随蜂窝纸板孔径增大而增大,随纸板厚度增大而减小;复合后的材料较蜂窝纸板材料静、动态缓冲性能和吸能量都有了较大的提高。     

载人飞船座椅着陆缓冲系统的动力学模型

在载人飞船着陆冲击中,座椅缓冲系统对宇航员防护具有重要意义.基于飞船返回舱整舱跌落试验舱体加速度曲线特征和宇航员座椅缓冲系统响应的试验数据,建立了包含缓冲器、座椅、赋形垫和人体的人-椅系统垂直着陆冲击动力学模型.将模型计算结果和试验数据进行比较的结果表明:计算得到的人体动力学响应的主要物理阶段和幅值均与试验结果符合良好.该模型建立了底部冲击加速度波形和人椅系统响应的直接关联,物理意义明确,便于工程应用.     

校车座椅乘员约束系统参数优化设计

为研究校车两点式约束系统对中学生乘员损伤防护效果,利用显式有限元分析软件LS-DYNA建立某款校车座椅约束系统数值仿真模型.基于国家标准要求,在实测减速度波形加载下,分析模型中假人头部HIC值,胸部3 ms加速度值和大腿轴向压力值,通过优化约束系统参数进一步提升中学生乘员损伤防护效果.结果表明:减小座椅靠背刚度可以改善中学生乘员腿部损伤防护效果;沿X方向后移安全带固定点位置可明显降低中学生乘员胸部损伤;在合理范围内增大安全带织带刚度可明显降低中学生乘员头部和胸部损伤.     

某轻型车辆底部结构爆炸仿真与试验研究

以某轻型车辆为研究对象,在爆炸冲击作用下车身底部结构响应进行仿真与试验研究。采用任意拉格朗日—欧拉算法(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)对爆炸冲击作用下的板壳结构响应进行仿真计算分析。通过对比分析仿真结果与理论结果,验证了算法的准确性。根据某轻型车辆建立试验样车有限元模型,进行了爆炸仿真分析,研究其在爆炸冲击作用下车身底部结构损伤与车身底板结构响应。研究了试验样车爆炸试验方法进行了样车的实爆试验,验证了样车仿真的准确性,根据车身及底部结构损伤形态为后续整车车身设计提供合理建议。     

轻型客车乘员约束系统的模拟计算

在轻型客车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重的伤害,优化其乘员约束系统可以得到较好的保护效果。利用有限元软件PAM-CRASH建立了包含座椅、安全带、仪表板及转向系统在内的某轻型客车乘员约束系统的分析模型,并通过试验验证了模型的有效性。在大量数值计算的基础上,运用试验设计方法,得到优化设计方案。经过优化匹配,乘员的头部伤害指标HIC降低了51%,并且满足了中国汽车正面碰撞安全法规的要求。实车试验也很好地验证了改进的效果。该研究方法可以推广应用于其他车型乘员约束系统的优化设计。     

内置式儿童安全座椅侧面碰撞安全性研究

建立了一款置于汽车后排中间位置的内置式儿童安全座椅模型,采用MADYMO与LS-DYNA耦合的方法进行仿真计算,并对该模型进行滑车试验验证.首先对无扶手、面式扶手、杆式扶手以及面式扶手及侧翼相结合的4种不同类型的座椅进行侧面碰撞仿真试验,其次对扶手高度不同的座椅模型进行侧面碰撞仿真试验,最后对仿真结果进行对比分析.结果表明,扶手能限制儿童乘员从座垫滑落而有效避免安全带约束儿童颈部造成的窒息死亡,侧翼能有效保护儿童乘员的颈部和胸部,侧翼和扶手组合式儿童安全座椅模型保护效果最好;扶手高度适中的座椅能对儿童乘员提供最好的保护.     

直升机后向座椅的适坠性仿真分析

针对航空座椅的动态冲击试验,目的是航空座椅更好的承受紧急着陆事件和保护乘员安全,但是适航认证的物理动态测试成本过高。采用有限元法建立出合适的航空座椅/假人系统的有限元模型,根据CCAR 27部规章添加边界条件和地板变形进行座椅适坠性的仿真分析。通过与物理试验的结果对比,具有良好的一致性。在垂直冲击下,假人腰椎受到损伤最为严重;座椅板会出现与外框架的连接脱落;连接的滑动螺栓在保护乘客方面不够可靠;地板的变形会对座椅结构进一步产生破坏。利用有限元分析研究了第95百分位假人在飞机乘客座位上的影响,与50百分位的假人相比,假人损伤增加15%～25%,座椅负荷增加10%～20%。为了提高座椅对乘客保护能力,提出座椅改进设计方案,为同类型产品研发提供指导。     

汽车侧面碰撞中乘员约束系统的可靠性优化

在汽车侧面碰撞中,约束系统对降低乘员的伤害起到非常重要的作用.本文采用MADYMO仿真分析软件,建立某车型侧面碰撞的约束系统仿真模型;考虑了髋部推动块的压溃力、气囊起爆时间、气体质量流量和气袋排气孔面积对乘员损伤的影响,建立了乘员损伤指标的响应面模型;基于蒙特卡罗随机模拟,进行了侧面碰撞乘员约束系统的可靠性优化.结果表...     

某军车滚翻乘员损伤研究

为研究特种军用车辆在斜坡滚翻过程中驾驶员及副驾驶员运动姿态,确定乘员损伤评价及评价指标,本文针对某型战术车辆,采用有限元分析方法,放置Hybrid III型有限元假人模型,通过LS-dyna有限元求解平台实现驾驶员不同滚翻方向边界条件下的车辆侧翻过程仿真,从而得到整车滚翻过程中乘员运动状态及各部位损伤值并进行比较,确定乘员损伤评价指标。     

面向刚度曲线的汽车前保险杠缓冲块优化设计

汽车前端结构刚度的合理设计可以有效改善行人保护性能,以刚度曲线为目标,利用结构优化方法对保险杠缓冲块进行了结构优化设计。对某乘用车前保险杠进行冲击实验,建立前保险杠与刚性柱碰撞的有限元模型,对比仿真和实验得到的刚度曲线,验证了有限元模型的准确性。为了使保险杠区域的刚度曲线达到理想刚度曲线的要求,以缓冲块的材料刚度和几何形状作为设计变量,将保险杠刚度曲线与理想刚度曲线所围成的面积最小化作为目标,采用自适应响应面法进行优化求解。结果表明,优化后的材料刚度和几何形状所对应的保险杠刚度曲线与理想刚度曲线比较接近,能够满足行人保护的要求。     

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.     

汽车座椅视觉舒适度客户感性认知过程

客户对汽车座椅第一时间的感性认知影响着客户对整车的评价及选择.使用眼动仪设备,根据不同注视时间和不同类别的汽车座椅进行客户的视觉感性认知实验,研究客户的感性认知规律,结果显示:被试受到座椅的短时视觉刺激时,汽车座椅的靠背和颈部最吸引被试视觉.随着观察时间增加,被试对座椅的图案、颜色、造型、材质、线条等能够吸引视觉关注的感性元素进行比较选择.在被试进行多种座椅的长时间选择时,由关注座椅某种语义形态逐渐发展为与座椅的语义传递和情感的融合.本文是对反映客户真实内心需求的一种探讨,实验中仍有很多不确定的因素,将在后续的实验中不断完善.