汽车碰撞安全性研究之路

本文为张金换教授为《清华人汽车人》一书撰写的《碰撞安全性研究之路》回忆文章。该书为2020年清华大学汽车工程系建系40周年纪念文集。文章回顾了上世纪90年代黄世霖教授和张金换教授带领清华大学团队开创中国汽车碰撞安全研究的历史以及将之拓展到其他领域研究的工程实践。我将原文稍加编辑和配图后在此分享给大家,希望中国年轻一代的汽车人了解中国汽车工业高速发展之前的艰辛之路。

规范化护理模式预防重症监护室老年危重患者发生静脉血栓栓塞症的效果

目的:观察规范化护理模式预防重症监护室(ICU)老年危重症患者发生静脉血栓栓塞症的效果。方法:选取2022年2月—2023年1月上海市浦东新区人民医院重症医学科收治的老年危重症患者200例作为研究对象,以随机数字表法分为常规护理组(常规护理干预)和规范化护理组(在常规护理组基础上给予规范化护理模式干预),各100例。比较两组静脉临床严重程度评分表(VCSS)评分、静脉血栓栓塞症发生率、下肢静脉血流动力学、凝血功能指标。结果:护理后,两组VCSS评分低于护理前,规范化护理组低于常规护理组,差异有统计学意义(P<0.05);规范化护理组静脉血栓栓塞症发生率低于常规护理组,差异有统计学意义(P<0.05)。护理后,两组下肢股静脉血流峰速度及血流平均速度高于护理前,规范化护理组高于常规护理组,差异有统计学意义(P<0.05)。护理后,两组纤维蛋白原、D-二聚体水平低于护理前,活化部分凝血活酶时间较护理前延长,规范化护理组优于常规护理组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:采取规范化护理模式干预ICU老年危重症患者,可改善其下肢静脉血流动力学、凝血功能,降低静脉血栓栓塞症发生率。

从LS-DYNA到PAM-CRASH的模型转换及侧面碰撞仿真

研究了有限元模型从LS-DYNA向PAM-CRASH的转换方法,利用该方法成功实现了某轿车整车模型的转换。在转换模型的基础上,通过加入车门内饰、假人和移动障碍壁模型,建立了完整的整车侧面碰撞模型。将仿真计算结果和整车试验测试数据进行比较,验证了模型的有效性。

重组人脑利钠肽联合双水平气道正压通气治疗重症AHF患者的疗效及对心功能、血流动力学及抗氧化指标的影响

目的 研究重组人脑利钠肽联合双水平气道正压通气治疗重症急性心力衰竭(AHF)患者的疗效及对心功能、血流动力学及抗氧化指标的影响。方法 对2020年6月至2022年6月上海市浦东新区人民医院收治的107例重症AHF患者的临床急救资料进行回顾性分析。根据急救方法不同将其分为对照组(n=51)和联合组(n=56)。所有患者均进行强心、利尿、抗感染等常规急救措施,对照组采用双水平气道正压通气,联合组采用双水平气道正压通气联合重组人脑利钠肽治疗。统计分析两组治疗前后的临床疗效、治疗前和治疗72 h后的心功能指标[左室射血分数(LVEF)、左心室收缩末期容积(LVESV)、N末端B型利尿钠肽原(NT-proBNP)]、血流动力学指标[心率、平均动脉压(MAP)、动脉血二氧化碳分压(PaCO_(2))、动脉血氧分压(PaO_(2))]、抗氧化指标[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)]水平,并记录两组患者的撤机时间及24 h尿量。结果 联合组的临床总有效率为91.07%,明显高于对照组(78.43%),差异有统计学意义(P<0.05)。治疗72 h后,联合组患者LVEF为(55.13±4.45)%,显著高于对照组[(47.96±4.75)%],LVESV、NT-proBNP分别为(53.61±5.45) mL、(1 848.43±209.31) ng/L,均显著低于对照组[(69.14±5.37) mL、(2 731.35±221.57) ng/L],差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗72 h后,联合组患者心率及MAP、PaCO_(2)水平分别为(86.75±10.52)次/min、(89.32±1.25) mmHg、(40.24±3.63) mmHg,均显著低于对照组[(98.18±8.65)次/min、(100.74±2.15) mmHg、(48.02±3.97) mmHg],PaO_(2)水平为(69.37±5.07)mmHg,高于对照组[(59.16±5.34) mmHg],差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗72 h后,联合组患者SOD、CAT、GSH-Px水平分别为(558.16±54.35)μg/g、(281.07±45.69)μg/g、(55.34±4.14)U/L,均显著高于对照组[(479.67±55.14)μg/g、(229.81±45.62)μg/g、(41.05±4.91) U/L],差异均有统计学意义(P<0.05)。联合组患者撤机时间为(22.31±5.81) h,短于对照组[(29.05±6.63) h],24 h尿量为(1 628.85±138.92) mL,大于对照组[(1 337.95±110.59) mL],差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 重组人脑利钠肽联合双水平气道正压通气用于重症AHF衰竭急救临床疗效显著,可有效改善患者心功能、血流动力学及抗氧化指标,对促进钠排泄和缩短撤机时间更为有利。

参数化人体有限元模型的体表样本选取方法

为了准确选取到参数化方法建立的中国女性人体有限元模型的体表样本,设计了一种用于人体体表建模的样本选取方法。通过采用样本估计总体的方法确定体表样本的选取数量;采用计算正态分布区间估计参数和按照数据分布比例方法生成体表样本的身高、BMI和年龄3个统计特征参数;利用拉丁超立方抽样方法按照体表样本统计特征的参数分布生成各样本的选取参数;通过Pearson相关系数检验各特征参数向量间的相关性。基于所设计的体表样本参数生成方法,在置信度为95%、误差不大于10%的条件下,所生成的97例女性体表样本各特征参数所构成向量之间无显著相关性,各特征参数分布与中国女性人体的总体分布相一致。所设计的体表样本选取方法可有效选取到代表中国女性人体特征的体表样本。

实验室质量体系ISO/IEC导则25:1990到17025:1999的转换

中国实验室国家认可制度全面实施了从ISO/IEC导则25:1990到ISO/IEC17025:1999的转换,本文结合实际的质量体系转换经验,分析了对于1SO/IEC17025:1999的特点的理解,给出了实验室质量要素和程序文件在不同标准中的对应和转换关系,并提供了质量体系建立和转换工作中的步骤和方法.本文可以为其他同类实验室完成质量体系的转换工作提供参考.

正面碰撞中汽车儿童约束系统模型的建立及改进

针对目前儿童座椅常存在因结构设计不合理而导致的保护效果差的问题,基于MADYMO建立了包含台车座椅、某款典型儿童座椅、五点式安全带、P3儿童假人的儿童约束系统模型,根据GB 27887标准进行正面碰撞台车试验,基于试验结果从假人运动轨迹和损伤指标两方面对模型进行了验证。结果表明,建立的儿童约束系统模型能较真实地反映实车碰撞过程,具有较高的准确性。在模型验证的基础上,针对碰撞中座椅上部存在变形量过大的问题,提出了在椅背顶部后侧加装加强板,并将椅背与椅盆连接处位置原有的凹槽贯通的改进方案,对改进后的儿童座椅进行了不同加速度下正面碰撞工况的仿真分析和安全性评估。结果表明,改进方案能在座椅质量不增加的前提下,有效减少椅背的变形量,确保碰撞中座椅结构的完整性和儿童的安全,达到了预期的防护效果。研究结果可为儿童座椅的设计和改进提供支撑和参考。

颈部结构刚度特性对乘员生物损伤力学影响

针对颈部刚度对乘员生物损伤力学的影响,将假人颈部关节刚度曲线应用到颈部关节耐受极限的仿真测试,在LS-DYNA中得到了颈部损伤响应和损伤限值,研究了关节刚度和关节阻尼对颈部动态响应的影响;并利用颈部标定仿真试验评价了中国体征颈部模型的拉伸和弯曲响应特性。从低速后碰撞仿真对比曲线可以看出,HybridⅢ假人颈部力矩为40.2 N·m,中国假人颈部力矩为35.6 N·m,中国假人颈部不易达到CNCAP鞭打试验中的损伤限值。

儿童约束系统误使用安全性试验研究

儿童约束系统误(CRS)使用是一个普遍存在的问题,而儿童约束系统只有在正确使用的情况下才能充分发挥其保护作用。对儿童约束系统的误使用情况,本文报告了在北京地区对儿童家长进行的问卷调研。中国儿童安全座椅误用率在70%以上,儿童安全座椅使用者对于误使用概念模糊且意识薄弱。基于这些调研数据以及国外误使用研究数据,针对8种常见的儿童安全座椅误用模式,进行了台车碰撞模拟试验研究。试验结果表明:儿童座椅的误使用对儿童安全性的影响显著,其中儿童肩带在儿童腋下的误使用模式,是对安全性影响最大的误使用模式,它可导致HIC15(15 ms间隔的头部伤害指标)增加500%。

汽车儿童安全保护的欧美法规对比及未来研究方向

美国联邦机动车安全标准(FMVSS)和213法规和欧洲经济委员会(ECE)的R44法规是国际上被普遍采用的儿童乘车安全保护法规。该文对比了ECER44和FMVSS213,并参照了相关文献。分析结果表明:ECER44在试验工况、儿童损伤指标评价、儿童座椅固定方式等方面要优于FMVSS213;在儿童假人的使用方面FMVSS213要优于ECER44。因此,中国在制定机动车儿童乘员法规时,建议以ECER44法规为主,并加入FMVSS213的优势部分;儿童安全保护的研究方向是:儿童损伤生物力学,儿童假人的改进,儿童安全带位置及假人姿态的控制。

中美人体尺寸差异及对车辆正碰中驾驶员损伤风险的影响(英文)

将中美不同百分位的人体尺寸进行了比较,并根据中国和美国人体尺寸,利用MADYMO软件建立了分别代表中美5百分位女性,50和95百分位男性的多刚体假人模型,进行了台车正面碰撞仿真计算。结果显示：当正面碰撞在30-50 km/h下,中国5百分位女性和50百分位男性驾驶员比相应的美国驾驶员承受更高的损伤风险,然而,当正面碰撞在30-60 km/h下,中国95百分位男性驾驶员比相应的美国驾驶员承受更低的损伤风险。因此,中国政府在制定汽车安全法规或进行车型开发的时候,需要将人体尺寸的差异考虑在内,从而使中国市场上的车型能够更有效地保护中国驾驶员。

基于ECE R129法规的儿童座椅侧面碰撞台车试验系统

根据欧洲经济委员会(ECE)推出的R129法规中儿童座椅侧面碰撞保护性能的要求,建立了侧面碰撞台车试验系统。用已有后向碰撞波形发生装置,组合了后向碰撞聚氨酯管、橄榄头、台车初速度,调试波形,实现了侧面碰撞所需的速度波形。按照该法规,设计台车座椅和门板系统,进行Q系列3岁假人模型的侧面碰撞试验,测量了假人头部、胸部损伤,分析了座椅与门板相对速度曲线和碰撞过程的高速摄影图像。结果表明:速度波形符合该法规要求,台车座椅和门板系统位置准确、结构稳定。因而,该台车试验系统,能满足该法规要求,进行侧面碰撞试验。

应用试验模态分析进行汽车传动系统临界转速的研究

本文应用试验模态分析技术分析了一例由于传动轴临界转速偏低而造成的高速行驶时动力总成断裂事故。讨论了传动系统模态试验中传动轴支承间隙对试验的影响。提出了正确的试验方法,并用转鼓试验进行验证。

车辆碰撞中乘员各部位动态响应及能量关系

为了说明汽车碰撞中乘员能量分配关系,参考国际常用法规和新评价规程(NCAP)对假人伤害指标的评估提出了一种新的假人各部位划分方式并进行了能量关系和假人响应的相关推导。在此基础之上,以某一经过试验验证的计算机碰撞模型从时域和位移域两个角度对各部位ride-down能量和约束系统能量进行了定量计算和分析,比较了假人身体4部位的动态响应在峰值和时序上的差别和各部位能量、能量密度、ride-down效率的对比关系。最后对以胸部加速度替代整个假人加速度的传统方法和本文的划分方法进行了对比和误差分析,计算结果表明传统方法的能量相比本文的方法存在近10%的误差,并且不能够较好评估整体能量变化趋势尤其是峰值之后的能量变化。研究结果对于深入理解人体各部位能量分配关系、响应以及约束系统的正确设计具有指导意义。

支撑腿误使用对ISOFIX型儿童座椅安全性能的影响

支撑腿是ISOFIX型儿童座椅(CRS)的一种抗翻转装置,支撑腿的误使用现象非常普遍。该文使用P系列3岁儿童假人(P3)进行了台车试验,将支撑腿正常使用和误使用情况下儿童假人的伤害值进行对比,结合MADYMO仿真分析,量化支撑腿误使用情况下儿童假人各伤害指标损伤值的增加量。不使用支撑腿﹑支撑腿与地板有间隙﹑支撑腿与地板有预紧这3种误使用与正常使用的台车对比试验。结果表明:与正常使用相比,在几种支撑腿误使用情况下,假人头部最大位移量将增加14.3%,头部HIC值最大增加37.2%,胸部3 ms加速度最大增加37.3%;仿真结果与试验有相同的变化趋势。

某轻型客车安全带的动态特性分析及改进

安全带是轿车上最重要的乘员约束装置,其中三点紧急锁止式安全带应用最广泛,装备数量最多。本文在试验的基础上,应用电测量和图像测量,结合电测数据和图像数据同步后处理方法,对某车型配备的三点紧急锁止式安全带及其约束下的HybridⅢ假人的动态特性进行分析。根据分析结果,提出提高安全带动态性能减小乘员伤害的方法,并进行台车试验验证。最后实车试验结果证明分析改进方法的正确性和有效性。

采用预变形车门的侧面碰撞台车试验

鉴于车门在碰撞假人时已有一定的变形,提出用预变形车门取代原车门来模拟侧面碰撞的方案以提高模拟精度,预变形车门从模拟过程的中间结果导出。以采用此法获得的对应30ms和50ms时的预变形车门模型,分别进行模拟。计算结果的对比分析表明,采用30ms预变形车门模拟结果比较接近原车试验结果。最后以此模型制作实物预变形车门,进行了台车试验验证。

中型客车车门异常振动的试验研究

针对某中型客车车门异常振动问题，应用试验模态分析方法进行了试验研究，分析了车门异常振动的机理，进行了试验验证，较好地解决了车门振动问题。

床旁CRRT滤器凝血的原因分析与护理对策

连续性肾脏替代治疗(CRRT)已成为危重病病人的重要治疗措施之一。滤器凝血是CRRT治疗中常见的问题,严重影响治疗的连续性。现综述床旁CRRT治疗过程中滤器凝血的原因及护理对策。

H型防甩装置吸能效果研究

核电厂以及火电厂中存在很多输送高温高压液体的管道,并且经常会产生由于突然打开或者关闭阀门所引起的水击效应,导致管内液体产生较高压力的脉动,同时液体的温度也会不断变化,并且长期输送高温高压液体也会引起管道的蠕变效应。上面这几个因素导致这些管道可能出现突然的破裂,管内高压流动的液体将迫使管道产生高速的鞭打运动。一旦管道破裂,将会产生严重的后果,H型防甩装置能够很好的起到管道甩击的缓冲作用。文章通过试验和仿真研究H型防甩装置在管道冲击载荷下的响应。