Q6儿童假人颈部有限元模型的建立与验证

运用逆向工程方法获得Q6儿童假人颈部几何模型并对其进行合理的网格划分,得到具有良好细节和较高精度的颈部有限元模型.通过参数敏感性分析,确定该颈部模型需要优化的材料参数,以真实假人颈部标定试验结果为基准,采用曲线匹配算法对相关材料参数进行正向和侧向标定试验,在2种工况下,对Q6儿童假人头部角度和力矩进行多目标优化,通过空间缩减序列的响应面优化方法经多次迭代得到优化结果.仿真结果表明,该有限元模型较好地满足了Q6儿童假人颈部的标定要求.     

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.     

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。     

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。     

某车型正面碰撞 后排乘员伤害的仿真优化

基于某车型的正面碰撞试验,建立了后排女性假人的Madymo仿真模型,并依据2012版中国新车评价规程(CNCAP)对其进行了伤害分析,结果表明胸部和颈部得分较低。从安全带限力等级、预紧器和安全带固定点三方面进行了单项优化和综合应用,仿真结果表明这三个方面能不同程度地降低假人的各项伤害指标。     

基于多点冲击的侧面碰撞台车试验方法

通过对侧面碰撞过程中车门内饰板运动过程的分析,简化车门侵入速度,建立了一种基于质量弹簧模型的可以复现车门板上多个点运动的侧面碰撞台车试验方法.在此基础上建立了基于MADYMO软件的侧面碰撞台车-假人有限元模型.通过仿真计算验证表明,基于多点运动复现的侧面碰撞台车试验得到的假人伤害值与整车试验得到的假人伤害值有很好的一致性.结果表明,该台车试验方法可以很好地复现车门内饰板、座椅与假人之间的相互作用关系,而且该方法非常易于在工程上实现,可以满足工程应用的需要.     

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。     

侧面碰撞试验中Euro SID-2假人与WorldSID假人伤害值的对比研究

对侧面碰撞试验中使用较为广泛的Euro SID-2假人与最新研发的World SID假人进行了对比。从静态和动态两个方面出发,其中静态对比主要对两种侧碰假人的外形尺寸和内部结构进行了比较;动态对比则是采用AEMDB的侧碰壁障,对分别装有Euro SID-2假人和World SID假人的同款车型进行了实车碰撞试验,并根据假人采集到的数据,对比分析了两种假人在伤害值和响应特性上的差别。     

Euro-NCAP追尾碰撞中颈部挥鞭伤试验方法研究

追尾碰撞是目前较为多发的一种交通事故形态,主要会对车内乘员颈部带来移位损伤,即挥鞭伤。从挥鞭伤产生机理、试验评价体系的构成、前排座椅静态测量方法、动态测试波形选择、假人定位等多方面入手,研究分析了2013版Euro-NCAP试验法规,给出了具体的试验操作方法,并针对新增加的后排座椅的静态评价进行了重点解读。     

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。     

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%。     

HPM-Ⅱ装置研究

在汽车碰撞试验中,假人伤害值是最重要的结果参数。相同试验条件下,指定的车辆内的假人姿态是影响试验结果的最重要因素,而假人H点是假人定位的基础并最终决定假人姿态。HPM-Ⅱ是新一代H点测量装置,在不久的将来(10年左右)将取代原有的HPM装置。该装置是在第1代HPM装置的基础上,经过长期优化改进得到的。对HPM-Ⅱ装置的结构、功能、操作规范等进行了研究。结果表明,相对第1代HPM装置,HPM-Ⅱ装置具有明显优势。     

暖体假人裸体试验研究

暖体假人是研究服装舒适性的一个重要设备,表面空气隔热值是评价其性能的主要指标之一.通过对暖体假人多组裸体试验结果的分析,讨论了假人试验设备的测试精确度、重复精度及其影响因素,得出环境温度与空气隔热值之间的关系.     

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。     

车车斜角碰撞工况下驾驶员损伤研究

为了探究车车斜角碰撞模式下的乘员损伤的特点,分别建立了某款小轿车与某款SUV在不同碰撞重叠率以及不同碰撞严重程度下的车车斜角碰撞有限元模型,并采用有限元软件和多刚体软件相结合的方法分析了车车斜角碰撞中不同碰撞重叠率和不同碰撞严重程度条件下的乘员损伤.结果显示,假人各部位中,头部和下肢损伤受碰撞严重程度和碰撞重叠率的影响较大,在多种重叠率工况中,30%重叠率工况下假人损伤受碰撞严重程度的影响比较敏感,70%重叠率工况下假人损伤较小.     

暖体假人内部热损失率的试验研究

通过对暖体假人热平衡原理的阐述及散热影响因素的分析,提出产热率可作为评价暖体假人性能的一个综合指标,而由假人内部与表层温度差产生的内部热损失率是假人总体散热率中不可忽略的一部分。通过对一定条件下人体和假人散热率的计算、比较,得出内部热损失率与温度的关系式和暖体假人产热率的计算补偿方程。     

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。     

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。     

特定制动工况下肌肉主动力对颈部损伤的影响

为研究特定制动工况下颈部肌肉主动力对人体颈部损伤的影响,建立了一个包含颈部详细几何结构并且具有肌肉主被动响应能力的混合假人有限元模型. 以特定制动工况加速度作为输入,研究当假人颈部肌肉分别处于放松和预先紧张状态下并佩戴某头盔时,颈部的运动学以及生物力学响应. 结果表明：在制动开始前,预先紧张颈部肌肉使头部质心水平加速度、头部相对T1胸椎水平位移以及转角3个运动学参数的峰值下降20%以上,导致颈部在整个运动过程中表现出了更好的稳定性. 从生物力学的角度来说,预先紧张颈部肌肉使得椎骨以及椎间盘最大米塞斯应力分别降低了36.95%和48.20%;颈部损伤评价指标Nij值降低25.06%,降低了乘员在该制动工况下颈部受伤的风险.