客车侧面碰撞安全研究进展

为了完善并制定具有中国特征的客车侧面碰撞安全法规,首先,阐述了欧洲及美国的汽车侧面碰撞安全法规,并介绍了中国客车法规的现状,从碰撞形式、假人类型、碰撞速度、假人位置及评价指标等方面对比了欧洲和美国汽车侧面碰撞法规的差异性;其次,从碰撞实验的角度,在实车碰撞、台车实验及计算机模拟仿真实验等方面总结了目前国内外对大客车侧面碰撞安全的研究现状,并对计算机模拟仿真实验从强度、结构、刚度等方面进行阐述;最后,基于当前国内外大客车的碰撞安全研究现状,预测了提高客车被动安全的发展趋势,即虚拟测评技术、主被动安全一体化、碰撞相容性等。研究结果可以为我国推出客车侧面碰撞法规提供理论参考。

基于ASIS系统的侧面柱碰台车试验方法

在中国在侧面柱碰的台车试验研究很少,尚未颁布国家的侧面柱碰法规。本文研制了一种侧面柱碰台车试验方法。此方法基于现行欧盟新车评价规程(Euro-NCAP)的侧面柱碰工况,利用了ASIS(Advanced Side Impact System)多侵入缸系统。设计了试验夹具,运用CAE(计算机辅助工程)仿真优化工具,简化了输入波形,进行了某车型的台车试验,并和其整车试验数据比对。结果表明:头部加速度峰值误差小于5%,脊柱和骨盆加速度峰值误差在20%以内:该台车试验再现了整车试验中的假人在运动姿态。该方法也可用于其他台车试验。

LD环状侧面均匀泵浦Nd∶YAG激光振荡器

激光二极管(Laser Diode,LD)环状侧面均匀泵浦的激光振荡器具有结构简单、光束质量高、单脉冲能量大等特点,常常在高能脉冲固体激光器中作为主振荡功率放大(MOPA)结构的振荡器,一直是国内外科研人员研究的重要方向之一。本论文通过Zemax软件对不同激光二极管排列方式以及不同工作物质吸收系数对吸收光场的影响的进行了仿真。基于仿真结果,设计了一种20个bar条串联的环状侧面泵浦结构,以提高晶体吸收的均匀性。通过该环状侧泵结构,结合超高斯非稳腔设计,搭建了一种双棒串接激光振荡器进行实验研究。该振荡器实现了在100 Hz重复频率下,单脉冲能量为496 mJ、脉冲宽度为12.4 ns的1064 nm激光输出,光束质量优于9 mm·mrad,光-光转换效率为18.5%。并且该振荡器可以维持光轴稳定不变的同时,实现20 ns脉宽以内变档可调。实验结果证明了该环状侧面均匀泵浦结构可靠有效,为MOPA结构振荡器选取提供了一种有效的方案。

基于分段拼接的卷烟侧面生成及包灰测定

【目的】建立准确、完整分析卷烟静燃模式下包灰率的方法。【方法】将烟支放置在高精度旋转平台,采集烟灰柱的视频并转换为图像,通过图像预处理、分段拼接、伽马校正和直方图均衡化等处理生成烟灰柱的完整侧面展开图;通过K-means聚类算法进行图像分割并提取裂口区域,统计包灰的像素数和侧面展开图的像素总数,计算两者的比值得到卷烟的包灰率。【结果】利用该方法能够生成单支卷烟燃烧后形成的烟灰柱的完整侧面图,侧面图中的裂口走势连续平滑,实现了对静燃模式下的包灰率的精准评估,所提出的方法优于常规的测定方法。【结论】基于分段拼接而生成的卷烟侧面图像更全面的反映了烟灰柱的裂口情况,对包灰率的测定精度更高,为分析静燃模式下卷烟包灰率提供了一种高精度的测定方法。

侧面柱碰撞工况下驾驶员侧气囊优化设计

为提高侧面柱碰撞工况下驾驶员侧气囊安全得分,依据2021版C-NCAP管理规则搭建汽车侧面柱碰撞乘员约束系统模型,实车碰撞及仿真结果表明,头部、腹部、骨盆安全得分均达标,胸部伤害较严重,得分较低。通过优化侧气囊的袋型和气孔直径,提升胸部肋骨安全得分。优化后结果表明,胸部上肋骨、中肋骨、下肋骨压缩量分别减小30.97%、8.26%、13.71%,验证了优化方案的有效性。

侧面柱碰撞工况下安全气囊参数对乘员损伤的影响研究

为提高侧面柱碰撞工况下乘员的安全性,针对乘员在车速32 km/h侧面柱碰撞工况下的损伤进行了仿真分析。首先建立了侧面乘员约束系统模型并进行了可靠性验证,为改善侧面柱碰撞工况下安全气囊对乘员的保护效果,依据2021年版《C-NCAP管理规则》中侧面柱碰撞试验方法,搭建了车辆侧面柱碰撞规定结构运动(PSM)子结构模型,最后将试验与仿真结果进行对比,结果表明,合理的气囊形状、点火时刻及排气孔直径可有效提高乘员保护效果。

红萝卜侧面悬置排种勺式精量排种器设计与试验

为解决传统机械式蔬菜排种器无法实现精量播种及存在伤种的问题,设计了一种红萝卜侧面悬置排种勺式精量排种器。采用排种盘侧面悬置的排种勺完成种子的充种、清种、投种,实现了非接触式作业过程,理论分析了种子进入及脱离种勺的运动过程,并阐明其不伤种的基本原理,确定了排种盘、排种勺以及排种管的基本结构参数,采用EDEM离散元仿真软件模拟了不同排种勺结构尺寸下的工作过程,以排种勺型孔直径、深度及放样曲面圆角比为试验因素,以单粒率、多粒率、空粒率为试验指标,采用三因素五水平二次通用旋转组合设计进行仿真试验,确定排种勺最优结构参数为:型孔直径5 mm,深度4.3 mm,放样曲面圆角比0.12,基于此参数进行离散元仿真试验,通过自制排种器试验台进行台架试验以及将排种器安装到播种机上进行田间试验,仿真试验结果为单粒率93%、多粒率4%、空粒率3%,台架试验结果为合格指数平均值92.2%、重播指数平均值4.6%、漏播指数平均值3.2%,相对误差分别为0.86%、15%、6.67%,田间试验结果为:合格指数90.5%、重播指数6.9%、漏播指数2.6%,证明此排种器精量播种性能良好。同时与毛刷窝眼轮式排种器进行损伤率对比试验,损伤率分别为0.43%、1.27%,相对误差为66.14%,表明种子损伤明显降低。

基于侧面柱碰撞工况驾驶员肩部损伤优化

对比三款车型假人肩部力曲线,发现在侧面柱碰撞工况中,肩部力超出capping值的情况较为常见。文章通过零部件布置、内饰关重件设计及气囊包型三个方面分析了其对于假人肩部力的影响。提出合理布置车门及B柱饰板内强度较硬的塑料件、选择合适的内饰材料、合理设计气囊包型对于假人肩部力有显著的改善效果。

乘用车车门侧面柱碰撞性能最优耦合设计

针对汽车侧面碰撞安全性问题,以某乘用车车门为研究对象,采用仿真分析与数学优化相结合的方法,对驾驶员侧车门的安全性能进行优化分析.根据GB/T 37337—2019《汽车侧面柱碰撞的乘员保护》的测试要求建立侧面柱碰撞仿真模型,进行仿真模型可靠性分析,对车辆侧围的侵入量、车门各部件的吸能情况及车辆的加速度等安全性能指标进行研究.通过设计拉丁方试验和样本数据,建立优化目标的响应面模型,基于非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对建立的优化数学模型进行多目标优化求解,采用熵-TOPSIS法计算Pareto前沿解的欧式距离,确定最终优化方案.结果表明:在车门质量减小1.22%情况下,车门最大侵入量减少了10.28%,车门主要吸能零部件吸能占比提高了16.14%,车门加速度峰值降低了7.58%;优化后的车门在侵入量、加速度以及吸能方面均得到了不同程度的改善,从而加强了车门的碰撞强度,提高了汽车侧面碰撞安全性;优化后车辆加速度峰值减少了16.37%,乘员受到的二次冲击得到改善.

在侧面碰撞中电动汽车电池模块破损的预测

为增强电动汽车在侧面碰撞事故中的电池安全性,以某新能源汽车电池箱为研究对象,创建侧面碰撞情况下的有限元模型。通过LS-DYNA进行5种速度侧面碰撞仿真,提取电池箱侧壁几何中心点的应力曲线以及电池模块破损情况,根据两者之间的相关关系,建立预测电池模块碰撞破损的反向传播(BP)神经网络模型。模型的输入量为应力曲线,输出向量为模块破损情况。结果表明:5种速度碰撞后预测错误3块,其余177块预测均正确;准确率达到98.33%。因而,通过对算法的设计可预测出电动汽车在受到侧面碰撞时将要破损的具体模块,有利于提高电动汽车安全性。

轿车侧面壁障碰撞与侧面柱碰撞的仿真试验研究(英文)

汽车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故形态之一,包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式。同时开展侧面壁障碰撞(车对车)和侧面柱碰撞(车对障碍物)的研究对于提高车辆侧面碰撞安全性具有重要意义。首先通过Benchmarking技术建立了与实车尺寸一致的某轿车整车有限元模型,通过计算机模拟仿真的方法,并结合实车正面碰撞的结果验证了模型的有效性。然后,分别根据ECE R95和Euro-NCAP法规的要求进行了侧面壁障碰撞和侧面柱碰撞的仿真试验。通过对比分析两种侧碰仿真试验下车体的变形情况及假人各部位的伤害指标,发现侧面柱碰撞会引起较大的车身变形,对假人头部,胸部等会造成更大的伤害。因此,为了进一步改进车辆的侧面碰撞安全性和降低乘员损伤风险,建议在汽车侧面碰撞安全认证试验时,同时进行两种形式的侧碰考核。

电动车侧面柱碰撞电池包性能优化

本文针对某电动车在侧面柱碰撞中出现的电池包内部电芯和冷却系统变形较大的问题,以及碰撞中存在漏液起火爆炸的风险进行了分析。针对这些问题,提出了相关的优化方案,并通过整车碰撞仿真分析进行了验证。优化后,整车的变形侵入明显降低,电池包内部电芯和冷却系统的变形侵入也得到了改善。电芯、冷却系统的受力分别从10.8 kN、9 kN降低到4.8 kN、3.5 kN,电芯和冷却系统基本无明显变形,电池包碰撞后的风险问题得到了改善。

侧面柱碰撞工况下Farside气囊对主驾WorldSID 50th假人损伤研究

在2023版Euro NCAP侧面柱碰撞试验中主驾和副驾均放置WorldSID 50th假人,为了研究Farside气囊对该工况下主驾假人的保护效果,选取某款车型分别在两种工况下进行实车碰撞试验,对驾驶员假人头部加速度、颈部力、右侧肩部力、右侧股骨力、右侧骶髂力等进行对比分析。

侧面柱碰撞工况下动力电池结构安全研究

为提高侧面柱碰撞工况下纯电动汽车动力电池系统的安全性,建立了包含动力电池系统的侧面柱碰撞有限元模型,并利用整车侧面柱碰撞试验验证了有限元模型的准确性,以结构变形量和加速度冲击为评价指标,利用该模型分析了侧面刚性柱碰撞工况下的电池包变形状态和加速度响应,结果表明,侧面柱碰撞工况下,动力电池包外框架及内部支撑结构均发生较严重变形,电池系统各位置均承受较大加速度冲击。基于该结果,提出了在动力电池包和车身门槛梁结构设计时应面向该工况进行针对性安全设计的建议。

美国侧面碰撞规程下轿车变形侵入仿真研究

为更好地分析汽车侧面碰撞过程中驾乘人员安全,根据美国联邦机动车安全法规FMVSS214碰撞要求,采用显式有限元分析软件LS-DYNA详细建立了某公司轿车有限元整车模型和可变形移动壁障有限元模型,研究了美国侧面碰撞规程下可变形移动壁障以54 km/h速度撞击轿车侧面的变形侵入过程仿真模拟和轿车侧面车门不同水平级的变形侵入对乘员损伤程度的影响。结果表明:有限元模拟结果与实车碰撞试验结果吻合较好,模型可信;轿车车门中部位置对驾乘人员损伤影响最大,乘员损伤AIS值接近3(严重损伤);参数加权平均变形侵入量能较好的反映车辆侧面碰撞下车身侧围的变形侵入情况。

基于仿真分析的汽车侧面气囊参数优化设计

侧面气囊对于提高汽车侧面碰撞中的乘员保护效能有重要作用。采用PAM-CRASH软件建立了包含约束系统模型在内的整车侧面碰撞有限元(FE)模型,并通过仿真计算和试验结果的比较验证了模型的有效性。对某轿车的侧面安全气囊泄气面积、气体质量流量、几何尺寸等参数进行了优化设计。优化设计后该车在"中国新车评价程序"(C-NCAP)侧面碰撞中胸部得分从0分提高到1.8分。

基于耦合方法的某乘用车侧面约束系统集成及参数优化

按照C-NCAP对侧撞试验的要求,建立了某乘用车的侧撞有限元模型;设计了帘式气囊和胸部气囊系统,并通过MADYMO与LS-DYNA的耦合,进行了侧面约束系统的集成。以降低假人伤害为目标,结合试验设计方法,对侧面气囊的充气量、泄气孔大小进行参数优化。结果表明,优化后该车C-NCAP总分提高了4.18分,侧面气囊系统达到了明显的乘员保护效果。

基于儿童与成人损伤防护的侧面气囊参数优化

为了对轿车侧碰条件下影响儿童和成人乘员损伤风险的侧面胸部气囊的设计参数进行优化,采用有限元和多刚体仿真模型,并结合试验设计,以胸部气囊的材料泄气率常数、起爆时间及安装位置为设计变量,以儿童头部合成加速度ahead-res和成人胸部黏性指标VC值为优化目标,构建代理模型,并进行多目标优化。研究结果表明,优化后的ahead-res和VC值比初始仿真模型中的相应值分别降低了约18%和50%。优化后的侧面胸部气囊既能够保护成人乘员又能够保护儿童乘员。

侧面安全气囊对儿童乘员的损伤防护效率

为了评价轿车侧面碰撞中侧面安全气囊动态展开条件下对在位儿童乘员的损伤防护效率,基于子结构方法(PSM),采用LS-Dyna和MADYMO软件建立仿真模型,对Euro-NCAP侧面碰撞条件下,有、无侧面安全气囊展开时,使用增高座椅且肩带有松弛、使用增高座椅且肩带位于背后、使用增高座椅且肩带位于胳膊下方和正确使用儿童增高座椅的6岁儿童乘员的头、颈及胸部的动力学响应进行对比分析.结果表明:对于误用增高座椅的儿童乘员,展开的侧面安全气囊不会明显增加其头、胸部损伤风险;对于正确使用增高座椅的儿童乘员,展开的侧面安全气囊能够降低其头、胸部的损伤风险;无论误用或正确使用增高座椅,儿童乘员颈部损伤风险都需视实际碰撞情况而定.

减小车辆侧面碰撞侵入的B柱中部传力路径的概念设计(英文)

为降低侧面碰撞中汽车侧面结构的侵入量,减少乘员伤害风险,提出了一种传力结构的概念设计,安放于B柱中部区域的内侧与座椅之间的空间,将来自汽车侧面的碰撞力传递给座椅和车身结构。由于该结构填充了B柱与座椅之间的空间,增加了一条侧面碰撞时的传力路径,因此可降低侧面碰撞时的结构侵入量。该结构同时用作座椅扶手,设计成可伸缩式的,与车门的开闭联动,自动到位或收回,因此不会影响乘员进出车辆。设计中还考虑了人体工程学方面的要求,针对不同的人体尺寸和座椅位置,该设计都能提供相应的碰撞传力和座椅扶手的功能。