轿车与儿童行人碰撞事故重建研究

结舍MADYMO和PC-CRASH仿真分析软件重现了长沙地区一起汽车与12岁儿童行人碰撞事故的动力学响应过程.首先,根据事故现场采集的详细数据,利用PC-CRASH分析得到了与事故数据最吻合的碰撞参数;然后根据这些参数定义了MADYMO模型的边界和初始条件.建立了肇事车辆的多刚体(MBS-FACET)和有限元(FE)2种数学模型,应用MADYMO软件中的SCALER模块计算得到12岁儿童行人模型.通过仿真计算得到儿童行人与车辆碰撞的动态响应过程以及头部损伤的相关物理参数.结果表明,2种仿真模型均很好地重现了事故中行人的整个运动过程及头部碰撞情形,仿真计算得到的头部生物力学响应参数与儿童行人损伤诊断结果吻合较好.     

行人运动状态对人车碰撞事故中行人损伤的影响

为研究车辆与行人正面碰撞时行人运动状态对行人头部、胸部加速度的影响规律,根据国家车辆事故深度调查体系（NAIS）中的真实案例,利用PreSys软件建立假人与车辆正面碰撞的有限元模型,在此基础上,研究行人不同运动状态和车辆不同碰撞速度下行人的动力学响应及头部、胸部加速度变化情况。结果表明：碰撞速度30km/h时,行人行走状态下头部加速度最大,慢跑状态下行人头部加速度最小;碰撞速度50km/h时,行人不同运动状态下头部加速度差别不明显;行走、慢跑状态下,行人胸部的加速度随着碰撞速度增大而增大;奔跑状态下,行人胸部加速度峰值随碰撞速度的增加呈先减小后增大的趋势。     

手性蜂窝夹芯概念发动机罩行人头部保护性能仿真

为了减小汽车事故中的行人头部损伤,提出了一种具有四韧带手性蜂窝芯体的夹芯吸能式发动机罩概念设计.建立了头型冲击器、四韧带手性蜂窝以及传统六边形蜂窝夹芯的吸能式发动机罩有限元模型,仿真对比了两种机罩对行人头部的保护性能.结果表明:与六边形蜂窝相比,四韧带手性蜂窝夹芯机罩能更有效地减小行人头部碰撞损伤.建立的四韧带手性蜂窝夹芯吸能式发动机罩,可以为汽车事故中用于行人头部保护的新型吸能发动机罩设计提供参考.     

基于儿童行人头部保护的发动机罩设计分析

为了改善被研究车辆的儿童行人保护性能,建立了儿童头锤冲击汽车前部结构的有限元模型,并采用同类车型试验数据验证了模型的有效性.研究了同样结构下低碳钢和铝合金发动机罩的行人保护性能,并针对儿童行人头部保护设计了波浪式内板和夹层铝合金2种不同结构的发动机罩.为了增加发动机罩的吸能特性和降低头部损伤相关的加速度参数值,研究了发动机罩边缘和翼子板间的吸能结构.结果表明:设计的新型发动机罩使整个发动机罩的刚度分布更加均匀,能在儿童行人头部的碰撞区域有效地减小儿童行人头部损伤风险;这2种结构在具有原发动机罩模型相当的静态刚度的同时,提高了发动机罩的侧向弯曲和扭转刚度.     

两轮电动车骑车人头部损伤的生物力学分析

两轮电动车(poweredtwo-wheeler,PTW)骑车人头部损伤是我国道路交通事故中一种常见的伤害类型,完善骑车人头部损伤评价标准对制定两轮电动车骑车人安全法规以降低碰撞损伤风险具有重要意义。本文采用头部具有详细解剖学结构的人体数值模型进行骑车人-车辆碰撞仿真,对头部进行生物力学分析和损伤评估,并与行人-车辆碰撞中行人头部损伤进行对比分析。研究发现行人和骑车人在车辆碰撞事故中运动学响应较为相似,但头部生物力学响应存在差异,骑车人头部损伤风险高于行人。同时发现骑车人握力因素影响头部的运动学响应,应考虑其在两轮电动车骑车人头部损伤评估中的影响。     

车辆-行人/自行车骑车人事故死亡风险和头部动力学响应对比研究

通过对深入调查的交通事故数据进行分析和仿真,对比了中国道路交通环境下行人与自行车骑车人死亡风险和头部动力学响应的差异.从中国不同地区深入交通事故调查采集的数据中选出能估算出车辆碰撞速度且具有详细伤情记录的438例行人和自行车事故作为原始样本,利用逻辑回归分析建立了车辆碰撞速度与行人及自行车骑车人死亡风险的逻辑回归模型,分析了两者的死亡风险的差异.分别选取21例行人事故和24例自行车事故利用MADYMO软件进行了事故重建,比较了行人与自行车骑车人头部动力学响应.结果表明,车辆碰撞速度与行人和自行车骑车人死亡风险显著相关,相同车辆碰撞速度下自行车骑车人死亡的风险略低于行人.此外,行人与自行车骑车人的头部碰撞条件如头部碰撞速度和碰撞角度等也存在明显差别.此结果可为设定更加合理的中国道路车辆限速和制定有利于自行车骑车人和行人头部保护的策略提供参考.     

基于行人头部保护的某SUV发动机罩模态分析

对某SUV发动机罩优化前后进行了NVH模态性能研究.建立了车型发动机罩有限元模型,利用NASTRAN软件对车型发动机罩进行了前6阶模态分析,计算结果表明,优化后的发动机罩在满足EuroNCAP行人头部保护性能的前提下能够同时兼顾NVH模态性能,从而为开发以EuroNCAP五星行人头部保护为目标的车型提供改进与评价参考.     

基于行人落地碰撞的车辆前部结构参数分析

在行人-车辆碰撞事故中,行人头部损伤不仅源于行人与车辆的一次碰撞,而且还有与地面的二次碰撞.为了综合分析车辆前部结构参数对一、二次碰撞中行人运动学及头部损伤的影响,本文在MADYMO中对车辆前部结构(挡风玻璃角度(WA)、发动机罩角度(BA)、发动机罩长度(BL)、发动机罩前沿高度(BLEH)和离地间隙(GC))进行参数调整,构建一系列行人-车辆碰撞多体模型,并采用多元线性回归方法分析车辆参数对行人运动学和头部损伤的影响.结果表明,一、二次碰撞中,BLEH对行人头部HIC值(车)和行人旋转角度的影响均最为显著(p0.01),BA对头部角加速度(车)的影响较BLEH更为显著,WA、BL和GC对行人运动学与损伤的影响均较小.较低的BLEH对一次碰撞中行人头部的保护更好,但BLEH过低易导致二次碰撞中行人头部首先与地面碰撞,这会增大头颈部的损伤风险.本文定量分析了车辆前部结构参数对行人一、二次碰撞的影响,研究结果可为车辆安全性设计提供理论参考.     

基于Euro-NCAP评价规程的行人头部碰撞安全性能评估与优化

为提高行人头部碰撞安全性能,本文以欧洲新车评价规程为基础,利用计算机辅助工程与试验方法对某车型行人头部碰撞安全性能进行评估.对影响行人头部碰撞性能的关键因素进行详细分析,优化了发动机舱、翼子板、前围上部等结构.最终评估结果表明,采用优化后的前端结构满足Euro-NCAP行人保护头部碰撞开发要求,有利于行人保护性能提高,为车辆前端结构设计提供参考.     

多角度人车碰撞事故中行人的损伤性分析

为了降低行人在人车碰撞事故中的损伤,分析人车碰撞角度对行人身体损伤程度的影响,建立多角度人车碰撞模型进行事故模拟仿真,计算得出行人头部、胸部、腿部损伤值。研究结果表明:人车碰撞角为180°时,行人头部、胸部、腿部损伤最大;碰撞角为90°时,头部及胸部损伤最小,碰撞角为0°时,腿部损伤最小。     

行人汽车碰撞损伤研究中的人体头部有限元建模方法

为了研究行人汽车碰撞事故中人体头部的生物力学响应和损伤机理,建立了一种具有详细解剖学特征的人体头部有限元模型,并且基于国外经典尸体模型实验,验证新建模型的生物逼真度。结果表明,该模型能有效地模拟汽车碰撞事故,为车辆碰撞事故中人体头颈部损伤安全防护装置研制提供理论依据。     

行人保护分析用风挡玻璃的有限元模型

行人头部与风挡玻璃碰撞是人车事故导致行人受伤与死亡的主要原因之一,所以行人保护仿真分析中PVB夹层玻璃的有限元模型研究受到广泛关注.文中提出用一层壳单元模拟PVB两侧玻璃、PVB膜片使用六面体单元的风挡玻璃等效模型化方法,并采用LS_DYNA仿真分析刚性冲击子与风挡玻璃的冲击破坏过程.以刚性冲击子加速度与对应实验结果的一致性程度作为评价标准,和其他3种风挡玻璃建模方法进行比较,确认文中提出的建模方法可以更好地再现PVB夹层玻璃的冲击特性.     

泡沫铝层合结构汽车发动机罩板研究

为了提高汽车的节能性、安全性,文章以某汽车发动机罩板为设计原型,以轻量化和刚度满足要求为约束条件,设计了泡沫铝层合结构汽车发动机罩板;利用有限元仿真分析方法对2种结构汽车发动机罩板的静态性能及其与行人头部碰撞保护性进行了分析。结果表明,泡沫铝层合结构汽车发动机罩板不仅可以实现汽车轻量化,达到节能减排的目的,而且还可提高汽车发动机罩板的静态性能及与行人碰撞的安全性。     

基于事故再现的行人抛距及头部损伤研究

【】本文选取了11个影响事故结果的机动车与行人状态的经验参数,并设计正交试验筛选出影响事故结果的显著参数。基于Pc-Crash仿真平台,构建长头和平头两特征的机动车模型和行人模型,分别就显著参数对两种特征车型进行事故再现仿真,并结合行人头部损伤评价指标,分析了各参数对事故再现行人抛距及行人头部损伤的影响。据此指导一例真实人车事故案例,再现了整个事故发生过程,分析并验证了以上结论。本项目研究有效提高了再现结果的精准度和客观性,能为事故鉴定提供更多的有效信息。     

基于边缘分割的车载单目远红外行人检测方法

基于机器学习的车载单目远红外行人检测方法存在实时性较差和检测精度较低的问题.为此,文中提出了基于边缘分割的头部-方向梯度直方图-支持向量机(Head-HOGSVM)行人检测方法,引入加权Sobel算子强化行人的垂直边缘以分割行人候选区域;根据不同距离行人的外观模式选择行人检测方法:使用头部特征检测中、近距离行人以改善系统的实时性,使用头部识别级联基于方向梯度直方图特征的支持向量机(HOG-SVM)分类器检测成像模糊的远距离行人.在多个郊区场景视频数据集上的实验结果表明,与基于双阈值分割的HOG-SVM分类方法相比,文中方法的检测精度和检测速度分别提高了约33%和200%.     

基于事故再现的行人抛距及头部损伤仿真研究

选取了11个影响事故结果的机动车与行人状态的经验参数;并设计正交实验筛选出影响事故结果的显著参数。基于PC-Crash仿真平台,构建长头和平头两特征的机动车模型和行人模型,分别就显著参数对两种特征车型进行事故再现仿真;并结合行人头部损伤评价指标,分析了各参数对事故再现行人抛距及行人头部损伤的影响。据此指导一例真实人车事故案例,再现了整个事故发生过程,分析并验证了以上结论。研究有效提高了再现结果的精准度和客观性,能为事故鉴定提供更多的有效信息。     

第95百分位人体头部有限元模型的构建及分析

为了获得人体头部的损伤机理,构建了研究所需的有限元计算模型,研究了人体头部生物力学响应.通过第95百分位中国人头部的CT扫描图像提取相关头部结构,利用三维医学建模软件和逆向工程软件进行几何模型的重构,借助有限元前处理软件构建具有较高生物仿真度的人体头部有限元模型.最后,使用有限元分析软件对模型进行仿真计算,仿真数据合理解释了头部损伤机理.     

人车碰撞事故的行人伤害研究

将多体动力学方法与行人伤害分析相结合对一起真实的人车碰撞事故进行了准确的仿真再现,研究分析了碰撞过程中行人的动力学响应和伤害.事故再现结果与实际情况及法医尸检结论吻合,有效地验证了方法和模型的正确性.在此基础上计算得出行人头部及下肢伤害与汽车碰撞速度的变化关系,可为改善汽车的行人安全性提供参考.     

爆炸冲击波致颅脑冲击伤数值模拟研究

爆炸冲击波作用头部导致的颅脑冲击伤已成为战斗医学救治中的“标志性损伤”,而爆炸冲击波作用头部时与头部相互作用过程及致伤机理尚不明确. 为了找出爆炸冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律及颅脑动态响应特性,进行了爆炸冲击波作用头部数值模拟研究. 建立了具有典型人体头部结构的三维有限元模型,针对Nahum尸体头部撞击实验对头部有限元模型的有效性进行了验证;基于验证的头部有限元模型,对爆炸冲击波作用头部进行数值模拟,得出了冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律;对头部颅内压变化情况进行分析,得出了冲击波从正面作用头部后额叶、顶叶脑组织压力会出现高频的正负压周期性波动,且会出现较高的压力峰值,为易受损区域.      

TES的人体头部3维有限元模型构建

经颅电刺激(TES)的头部3维有限元模型对于理解脑区的电势、电流分布及TES作用机制具有重要意义。为了给TES仿真提供更精确和真实的头部3维实体有限元模型,利用真实成人头部CT影像数据,通过3维图像重建、逆向工程计算及有限元网格划分,对包括头皮、颅骨、脑脊液和脑组织的4层人体头部组织进行有限元实体模型构建。结果表明:该建模方法构建的头部实体模型既保证了真实性,又具有较高的精确度,可以为TES脑区电势及电流分布、电极定位等分析计算提供理想的有限元模型。