汽车座椅调节参数对体压分布的影响分析

针对汽车座椅调节参数对体压分布的影响,选择靠背角度、座椅高度、滑轨位置3个参数作为因子,设计三因子五水平的正交试验,开展对95百分位、50百分位人体以及人体假人模型装置（H-Point Machine,HPM）在不同调节参数下的体压分布采集试验. 对采集的体压数据进行去噪处理和提取体压指标,采用灰色关联度分析方法,分析与体压分布指标关联度较大的因子;对与体压指标关联度较大的因子进行单因子试验,描述各体压指标在单因子动态调整下的变化情况. 结果表明,靠背角度和滑轨位置对体压分布影响较大. 当靠背角度增大时,不同百分位驾驶员的靠背体压指标增大,坐垫整体体压指标略微变小. 当滑轨位置增大时,95百分位人体靠背体压指标变小,坐垫接触面积变小;50百分位人体靠背体压指标变化较小,坐垫接触面积变小.     

基于Simulink的车辆碰撞中乘员各部位ridedown效率分析

为了简化车辆碰撞中安全假人ridedown效率的计算过程,在能量效率理论公式的基础上提出了一种新型计算假人ridedown效率的方法。利用MATLAB/Simulink模块建立计算ridedown效率的数学模型,在参考前人的整体能量分析方法的基础上改进了假人各部位的划分方法。结合某企业项目中依据某款轿车所建立并经过验证的约束系统模型,通过Simulink建立的数学模型,从试验和仿真两个角度对假人各个部位压溃能量和约束能量进行分析,并与传统假人整体能量分析方法进行了ridedown效率对比。计算结果不仅验证了Simulink数学模型有效性,同时还发现传统假人整体能量分析方法不能较好地分析假人各部位的能量变化趋势。研究结果在很大程度上简化了车辆碰撞安全中假人ridedown效率的计算过程,可为深入研究人体各部位能量分布、ridedown效率与人体伤害的相关性提供参考。     

融合感性工学与人体工程学设计汽车椅的研究

通过人体工程学理论分析驾乘人员人体参数，规范符合人体坐姿的安全座椅尺寸。以感性工学为理论指导，满足驾乘人员生理和心理需求。运用KJ法完成分类评估，收集汽车座椅相关图片数据集，选取适合的感性词汇，运用层次分析法对汽车座椅进行感性评价，分析感性词汇与汽车座椅设计的关联性，结合人体工程学理论，对创新设计汽车座椅形态进行理性的指导，实现了驾乘人员“情感和体验”的舒适型汽车座椅设计。     

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。     

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，目的是更好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。然后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。     

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。     

汽车坐盆安全气囊对假人伤害的仿真及优化

针对汽车前碰撞过程中假人胸部压缩量超标这一难点,开发了一种安装在座椅坐盆处的全新坐盆安全气囊。通过理论探索坐盆气囊在碰撞过程中的作用原理,证明了坐盆气囊可以有效抑制假人X向运动,达到了减少假人胸部压缩量的目的。借用计算机辅助工程(CAE)中MADYMO软件建立了坐盆气囊模型,通过零部件和子系统的试验验证了该模型的精度。在某款运动型多功能车(SUV)车型上建立了整车约束系统模型且与试验进行了对标验证;在验证后的系统模型中通过增加坐盆气囊的CAE模块作为优化的基础模型,对坐盆气囊的安装位置、角度以及点爆时间进行了灵敏度分析和试验设计(DOE)优化,以探寻最佳的优化方案。经台车试验和限力式预紧安全带对比分析表明,坐盆安全气囊可以降低假人胸部14.79%的压缩量,有效抑制了人体骨盆纵向位移。该结果可为保护假人胸部研究提供参考。     

人体体型灰色模型建立

人体尺寸是确定服装规格的客观依据。在人体体型研究过程中,通过人体体型模型建立,由人体的基本部位尺寸来推断其它部位的尺寸,使量体工作得以简化。线性回归分析法曾被应用于人体模型建立,但线性回归分析法对于人体细部规格的预测缺少精度。引进灰色建模理论,在确定身高、胸围、腰围为基本部位下,通过灰色建模过程,建立人体细部规格与基本部位之间的灰色模型关系,从而可以通过基本部位指标预测细部规格,为服装细部规格的确定奠定了基础。     

基于灰色神经网络的凸肚体腹围尺寸预测

为克服线性回归方法对人体尺寸预测缺少精度的缺陷,将灰色神经网络模型引入人体测量中.对36个测试样本进行灰色建模,并利用人工神经网络修正模型残差,以提高腹围尺寸的预测精度.为了验证模型的可靠性,用同一样本建立回归模型,并以7个测试样本检验两种模型的预测效果.结果显示,灰色神经网络模型的预测精度更高,能有效地简化量体工作,为实现特体服装定制化生产奠定基础.     

回归分析方法在车身结构设计中的应用研究

为研究车身结构对车辆侧碰安全性的影响,提取车身侧面结构作为研究对象,应用拉丁超立方试验设计方法对某款汽车设计了110组侧碰仿真试验,提取了关键位置的车身响应及假人伤害值,建立了车身响应与假人伤害的多元线性回归模型及逐步回归模型,并利用逐步回归模型的等效关系式获得不同位置的车身响应对假人伤害的贡献率,据此对车身侧面结构件进行优化设计。通过试验验证可知,优化后的试验样车满足法规要求,为其他车身侧面结构设计提供参考。     

汽车乘驾体位生物力学实验台的设计分析

基于汽车乘驾体位生物力学特性的分析，提出了表征人一座椅界面体压分布的特性指标和模拟驾驶疲劳时人体表面肌电信号的分析参量．研制的汽车乘驾体位生物力学特性实验台主要由可调模拟乘驾环境和生物力学测试系统组成，能够模拟各种人一车乘驾环境和进行人机界面匹配试验，可以测试和分析不同乘驾环境下驾驶员的各项体压分布指标和驾驶员腰部肌肉疲劳过程中的表面肌电信号，评价人机界面匹配优度，进而为汽车的人机界面优化设计和提高汽车人机界面的舒适性、方便性、安全性及人机工效学研究提供了实验基础．实验台在可调模拟乘驾环境设计和生物力学测试系统设计方面具有独创性．     

汽车安全带卷收器失效形式分析及结构优化

针对汽车安全带卷收器失效的问题,以复合紧急锁止式汽车安全带卷收器为研究对象,简介了 汽车安全带卷收器的工作原理和失效形式;通过分析汽车安全带卷收器失效的原因,提出解决汽车安全带卷 收器支架变形和芯轴断裂的结构优化设计方案;应用 HyperMesh 有限元软件分析,以轻量化为目标,分析了 汽车安全带卷收器结构的应力值和强度值,对比标准表明其结构满足使用性能要求,降低了后期制作样品的 成本,提高了其经济性和技术性,为汽车安全带卷收器设计提供参考。     

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PSO-LSSVM的复杂试验不确定度分析

提出一种结合粒子群优化（PSO）算法和最小二乘支持向量机（LSSVM）模型的复杂试验不确定度分析方法。以汽车座椅的安全带拉伸试验为对象,研究汽车座椅安全带拉伸试验的主要影响因素及其概率密度函数参数,采用拉丁超立方方法进行试验设计,并进行安全带拉伸试验有限元仿真。运用PSO-LSSVM建立安全带拉伸试验的数学模型,并与BP（back propagation）神经网络建立的数学模型进行对比,结果显示PSO-LSSVM数学模型有更高的预测精度,满足后续不确定度评定要求。进一步采用蒙特卡罗方法实现安全带拉伸试验的不确定度评定,并以国家标准规定的方法进行参考,研究结果表明,该方法可应用于各种复杂试验不确定度分析中。     

基于肌电信号和加速度信号的腰部振动实验研究

实验研究振动时汽车座椅对人体腰部肌肉组织的影响.通过计算腰部肌电信号的均方根值来分析腰部肌肉的响应特征,通过分析振动传递比来研究人体腰部组织的振动能量传递特征,最后对振动传递比和肌电信号的均方根值进行统计分析.实验结果表明,在座椅腰部支撑参数为d₂(适当支撑)时,人体腰部的振动传递比和肌电信号均方根值都最小,而另外两种座椅腰部支撑参数d₁(无支撑)和d₃(过度支撑)对腰部的振动传递和肌电信号均方根值有放大作用.实验证实了适当的座椅腰部支撑能够减轻振动对人体腰部的影响程度.     

正面碰撞中安全带预紧方式对驾驶员损伤影响研究

采用MADYMO软件建立了丰田Yaris正面碰撞下驾驶员侧约束系统仿真模型,并通过与实车试验数据进行对标分析验证了该模型的有效性;然后基于验证过的模型研究了正面碰撞中不同安全带预紧方式对驾驶员的损伤影响;同时,在配备预紧限力式安全带的基础上,分析了卷收器预紧、带扣预紧以及双级预紧安全带对假人的保护效果。仿真结果表明,预紧限力式安全带对假人的保护效果优于仅预紧式、仅限力式以及普通三点式安全带,而且在预紧量相同的情况下,卷收器预紧与带扣预紧对假人损伤影响无明显差异,但双预紧式安全带可有效降低假人头部和胸部损伤值。     

基于有限元法的人体座椅系统随机响应分析

基于人体解剖测量学和人体运动学建立了包括人体骨骼、肌肉、皮肤、坐垫、靠背和头枕的驾驶姿势的人体座椅系统三维有限元模型.通过人体座椅系统在重力作用下的静态分析,提供动态分析的人体驾驶姿势初始边界条件.通过频率提取分析确保随机响应分析所需足够数量的模态.通过计算腰椎到坐垫表面在垂直方向的传递函数验证了模型.最后分析了在座椅底部垂直方向0~20 Hz的白噪声激励下人体腰椎间盘的加速度和应力响应,得出由于座椅的耦合作用使得腰椎间盘响应峰值频率低于其固有频率.该方法可以代替实验研究其他方案的人体座椅系统动态响应问题.     

聚氨酯汽车座椅H点静态平衡位置的研究

为了研究以聚氨酯泡沫为材料的汽车座椅H点的位置,创建了一个简化的二维人椅系统模型,人体与座椅之间的作用力建模为具有非线性黏弹性的弹簧.对此模型采用可变阶的运动微分方程Matlabode15s求解器,求解出人椅系统的平衡位置.结果表明:材料越硬,静态平衡位置越接近泡沫材料未压缩时的人体初始位置;弹簧K3刚度越大,人体最终的平衡位置就越接近初始位置,K3越向前移动,人体就会越陷入座椅中;人体与坐垫之间的摩擦系数μ1过小,人体就会滑出座椅.     

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.