正面碰撞中副驾驶乘员约束系统的匹配研究

为了研究在正面碰撞中副驾驶乘员的安全性,针对某国产车型,使用多刚体动力学分析软件MADYMO,分别建立了正面100%重叠刚性壁障碰撞实验(正面全宽碰撞)和正面40%重叠可变形壁障碰撞实验(偏置碰撞)的副驾驶员侧的包括车体、假人、安全气囊等在内的约束系统仿真模型,分别与实车实验的碰撞结果进行对标,确定模型的有效性。且调入第95百分位男性假人,分析原约束系统对较大身材假人的保护情况,通过正交优化法确定该车型最佳的约束系统参数。结果表明,在气囊排气孔为40 mm,安全带的延伸率为7%,限力2 500 N,气囊的点爆时间分别为12 ms和32 ms时,第50百分位男性假人正面全宽碰撞和偏置碰撞加权伤害准则值分别降低了13.8%和15.7%,第95百分位男性假人分别降低了10.8%和4.3%。优化后的乘员约束系统增加了副驾驶乘员以及大身材乘员在不同碰撞下的安全性,该优化策略也可为其他新车型约束系统设计时提供参考。     

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.     

ECE R129侧面碰撞中儿童乘员损伤规律研究

依据ECE R129法规,针对某款儿童约束系统进行了侧面碰撞台车试验,分析儿童假人的损伤规律,并且探究侧面碰撞中儿童约束系统保护效果的影响因素。研究表明:随着假人年龄的减小,头部和胸部的伤害值呈增高的趋势。侧面碰撞中,头枕形状和材料刚度以及儿童约束系统与门板接触区的材料刚度会影响其保护效果。利用以上方法改进后有效降低了Q0假人头部伤害,头部合成3,ms加速度和头部伤害指标HPC(15)均降低20%,以上,满足法规限值要求。     

SUV翻滚模拟及其乘员约束系统的开发

为研究与开发出能够在翻滚碰撞中保护乘员的约束系统,针对某SUV车型,依据FMVSS208法规,采用有限元与多刚体相结合的方法,搭建了整车斜台翻滚仿真模型,并对仿真模型进行了试验验证,结果表明,车顶与地面接触时刻及对应时刻车顶溃缩变形量的仿真结果与试验结果具有较好的一致性。在引入HybridⅢ50th男性假人并佩戴三点式安全带及配置侧安全气帘的情况下研究了约束系统的效用,结果表明,佩戴三点式安全带在翻滚碰撞中能够对乘员躯干部分形成有效保护,但对头部与颈部的保护效果不佳;所开发的具有二级点火功能的翻滚安全气帘能对乘员头、颈部进行有效保护,在安全带配合安全气帘使用的情况下,头部合成加速度峰值减少68. 62%,颈部受力减少32. 90%,假人头部HIC36减少58. 10%。     

某车型侧面碰撞假人胸部伤害优化分析

通过PSM_Scaling的方法对某车型侧面碰撞仿真假人伤害值进行拟合,在模型验证的基础上,对侧面气囊点火时刻和泄气孔尺寸进行优化,改善假人胸部伤害情况.优化后肋骨压缩量最大值有所降低,T12弯矩Mx和T12力Fy得到明显改善,通过实车试验对优化方案进行验证,结果表明,假人胸部得分提高了2.98分.     

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。     

车辆碰撞计算机模拟分析与评价

针对某型轿车进行了正面和侧面碰撞计算机模拟分析与评价.建立了含50百分位的HybridⅢ型假人及安全带约束系统的整车有限元模型,根据动态非线性有限元法的基本原理,建立碰撞过程描述方程和结构有限元离散化方程.在LS-DYNA环境下,对整车集成系统进行了正面和侧面碰撞的数值模拟和分析,求解出了碰撞时整车位移、速度和加速时间,并分析了该车在碰撞过程中主要吸能部件的吸能效果及能量与力的传播途径,以及假人的伤害程度.仿真结果表明,含假人的汽车碰撞过程计算机模拟,不仅能预测汽车结构本身的耐撞性能,还能较准确地预测碰撞过程中乘员的响应与伤害程度,对于减少实车碰撞试验次数,加快新车型开发速度具有重要意义.     

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。     

碰撞中乘员有无抓握顶棚扶手下的伤害对比分析

目前在利用假人研究碰撞过程车内人员损伤程度试验中,未考虑假人抓握顶棚扶手时对人体损伤评定产生的影响,针对该问题基于LS-PREPOST和Oasys PRIMER软件建立汽车副驾驶室和具有手部抓握能力的数字假人模型,通过添加实车碰撞测试中B柱加速度曲线,模拟正面碰撞过程中加速度场,并对自由坐姿状态下和抓握顶棚扶手状态下的假人主要部位进行损伤程度对比分析。仿真结果表明,假人在抓握顶棚扶手的情况下头部合成加速度峰值和头部损伤程度指数(head injury criteria,HIC)与自由坐姿状态下假人相比降低了6.1%和30.2%,同时颈部最大剪切力、拉伸力和弯矩力分别降低了87.4%、76.9%、42.9%,胸部最大压缩量降低了16.9%。研究结果可为碰撞中被动安全领域的研究提供参考。     

基于轿车的车车角度碰撞约束系统优化研究

为探究车车角度碰撞下的乘员约束系统参数设计准则,建立了某紧凑型车30°车车角度碰撞有限元模型和MADYMO驾驶区约束系统模型,并对整车模型及约束系统模型进行了验证.对安全带、安全气囊、安全座椅等约束系统各参数进行了灵敏度分析,运用MODEFRONTIER软件对目标车和同伴车约束系统参数进行优化.结果显示,在30°角度碰撞工况中,安全带D环位置及带扣点/锚点位置两个参数对驾驶员头部和胸部损伤影响显著,同时带扣点/锚点位置还对大腿轴向力有着显著的影响,而安全气囊点火时刻、气囊气体质量流率及泄气孔面积、安全带预紧器点火时刻4个参数对目标车和同伴车驾驶员各部位损伤影响都较为显著.优化后,目标车和同伴车WIC值分别减小了33.7%、7.4%,从而使此车型的约束系统在30°角度碰撞中对目标车和同伴车驾驶员的保护效果都达到最好.