汽车儿童安全座椅碰撞性能的仿真研究

根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECE\R129)要求,利用相关软件建立包括台车座椅、儿童座椅、儿童假人及安全带在内的碰撞有限元模型.参照正面和后面碰撞实验工况,应用Ls-dyna实施碰撞仿真分析,结果显示,碰撞过程中假人的运动形态、头部和胸部加速度与实验结果的一致性,说明该碰撞过程仿真分析方法是有效的.最后,以侧面钢板替代侧面车门建立侧面碰撞有限元模型,仿真分析了儿童安全座椅的侧面碰撞性能,发现侧面碰撞时假人的头部和胸部加速度峰值均大于前、后碰撞的仿真值,说明了汽车儿童约束系统侧面碰撞法规制定和实施的必要性.     

某微卡汽车侧面碰撞仿真分析与优化设计

为了研究某微卡汽车在侧面碰撞过程中假人的胸腔与头部指标大于法规约束值的问题,以原方案的侧面碰撞仿真分析结果与海湾地区的法规为依据,选取车门与B柱内外板厚度、防撞杆与B柱内部缓冲结构厚度和门槛内吸能盒厚度与屈服强度为随机变量,假人的胸腔、头部、腹部和骨盆为输出响应值,确定了响应面模型;结合可靠性理论、一次二阶矩试验方法、优化方法与响应面模型,对微卡汽车的侧面结构进行优化设计,确定了使输出响应值最优的随机变量的各项参数值,并进行仿真分析。结果表明：优化方案使假人的各项伤害值均相应减少且小于法规约束值;提高了微卡汽车的侧面防撞性能;降低了侧面碰撞事故中乘员的致死率与致伤率。     

40%正面偏置碰撞小身材驾驶员的安全性研究

现有的汽车驾驶员约束系统都是基于50百分位的男性假人设计的,并不适用于小身材驾驶员。为了更好的保护小身材驾驶员,在研究了对50百分位男性假人在40%偏置碰撞中实现最大保护程度而设计的约束系统使用在小身材驾驶员之后的保护效果的基础上,分析偏置碰撞中车身绕Y轴、Z轴旋转的角度曲线,对角度波形进行优化分析。同时研究安全气囊的点火时间、排气孔直径大小对小身材驾驶员伤害的影响。结果表明,相比50百分位男性驾驶员,小身材驾驶员胸部和颈部受到的伤害更大,颈部向后时的剪切力增加了7倍,颈部弯矩也增加了0.5倍。车体绕Y轴旋转角度最小化可以有效的降低对小身材驾驶员头部和颈部造成的伤害。将气囊点火时间从35 ms提前至25 ms,可以降低颈部所受26%的向后的剪切力和30%的弯矩伤害,从而提升偏置碰撞中小身材驾驶员的安全性。     

儿童乘员伤害指标及下潜趋势的影响因素

建立了基于多刚体动力学MADYMO软件的儿童乘员约束系统台车碰撞系统的仿真模型,包括儿童座椅增高垫、成人安全带系统、后排座椅、6岁儿童假人,研究了成人安全带系统的限力器和预紧器的相关参数对儿童乘员碰撞响应和损伤值的影响.结果表明:卷收器预紧器可有效减小儿童乘员伤害值,同时减小儿童乘员的下潜风险;而锚点预紧器会增大儿童乘员的下潜风险,锚点预紧器与安全带单向锁止器配合使用可降低儿童乘员的下潜风险;广泛用于降低成年人碰撞伤害的4.0kN卷收器式限力器在本研究中被证实对于儿童乘员没有明显的保护效果,减小成人安全带限力值可对儿童起到较好保护作用.     

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。     

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。     

侧碰试验假人仿真数据对标及受伤机理研究

基于某款SUV车型约束系统零部件试验和侧面碰撞试验数据,建立了有效可靠的侧碰乘员假人伤害有限元模型;并利用THUMS人体模型替换假人模型进行乘员的损伤研究。结果表明,THUMS人体模型可以形象、直观地对乘员可能损伤部位和损伤程度进行评估和预测,对于乘员安全保护的研究具有重要的意义。     

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.     

耦合方法在提高车辆侧面碰撞性能中的应用

针对某新车型建立了带假人及约束系统的整车侧面碰撞耦合计算模型，通过在欧洲侧面碰撞法规ECER95规定的侧面碰撞条件下的试验值和模拟值的对比分析，验证了模型的正确性，在此基础上提出了提高车辆侧面碰撞性能的方法和措施，研究了安全带以及安全气囊和气帘在侧面碰撞中的作用．     

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。     

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。     

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%。     

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。     

汽车侧面碰撞仿真工具的验证开发及应用

为了给汽车侧面碰撞安全性仿真提供必备的工具,按照GB20071-2006法规对侧碰假人和移动变形壁障性能的要求,对某非商业EUROSID-Ⅱ假人进行了全面的验证并进行了修正,同时建立了汽车侧碰移动变形壁障CAD模型和相应的有限元模型.以某轿车为研究对象,将假人及移动壁障模型引入整车,建立了整车-乘员-约束系统侧面碰撞仿真模型,按照GB20071-2006试验要求,利用LS-dyna软件对模型进行了求解,结果显示,与试验结果取得了较好的一致,表明所建的整车-乘员-约束系统侧面碰撞计算模型的有效性同时也更真实、完整地模拟出碰撞时乘员的运动响应.     

WorldSID50百分位男性假人研究

对WorldSID假人的开发背景和历程进行了系统介绍,对假人结构及传感器安装特点进行了深入分析,阐述了假人的仿真度、耐用性、可重复性和一致性,对关键部位的响应特性和对应ASI+3损伤等级的伤害值进行了说明,提出WorldSID假人的开发和推广应用必将促进侧面碰撞安全性能的提高,降低汽车的研发成本。     

某多用途车正面碰撞乘员侧胸部损伤优化

为了提高某多用途车(multi-purpose vehiclen,MPV)的正面碰撞安全性能,基于该车型正面碰撞试验工况,建立了乘员侧的MADYMO仿真模型。根据正面碰撞试验获得的假人损伤数据,进行了该模型有效性的验证;并依据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)管理规定和约束系统能量管理技术,从安全带限力等级、预紧器、安全气囊气袋刚度三个方面对乘员胸部进行了优化;同时进行了试验验证。结果表明,这三个方面可以有效地降低假人的伤害,提高了该车型乘员侧在正面碰撞工况下的得分。     

某MPV正面碰撞乘员侧胸部损伤优化

为了提高某MPV的正面碰撞安全性能,基于该车型正面碰撞试验工况,建立了乘员侧的MADYMO仿真模型。根据正面碰撞试验获得的假人损伤数据,进行了该模型有效性的验证。并依据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)管理规定和约束系统能量管理技术,从安全带限力等级、预紧器、安全气囊气袋刚度三个方面对乘员胸部进行了优化,同时进行了试验验证。结果表明,这三个方面可以有效地降低假人的伤害,提高了该车型乘员侧在正面碰撞工况下的得分。     

基于新法规的填充材料测试系统开发及应用

根据ECE R129法规的要求,设计了儿童约束系统进行侧面碰撞试验时使用的侧撞门填充材料的测试设备,主要包括球头结构、电磁释放机构,配合加速度传感器和数据采集器构成了填充材料的测试系统.使用该系统对多种材料进行了测试,最终找到了满足法规要求的材料组合.     

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.