Analysis of Vehicle Seat and Research on Structure Optimization in Front and Rear Impact

This paper used the Hyper Mesh and LS-DYNA software to establish a dummy-seat finite element simulation model. The head, chest and neck injury of the dummy were analyzed respectively in the frontal impact and rear impact. It was indicated that modification of seat was needed to meet the requirements. The simulation results showed that the original model cannot provide effective protection for the occupants and need for structural improvements. According to the simulation results of deformation and stress conditions of the seat parts, the original seat structure was improved and optimized for four improvement schemes, including the structure optimization of the seat side panel, the center hinge, framework under the cushion and the backrest lock. The results indicated that the optimized seat improved the occupant protection performance by reducing occupant damage parameters compared with original seat, which illustrated that the optimization basically met the target.

正面碰撞下后排孕妇乘员损伤防护研究

为探讨孕妇乘员运输安全下的损伤风险,论文对比研究了常规安全带(三点式)和孕妇专用安全带(组合式)约束系统的防护效果。首先,建立并验证了正面全宽碰撞下后排女性乘员约束系统模型;其次,建立妊娠30周子宫有限元模型,并耦合HybridⅢ5th女性多面体人体模型构建孕妇模型。最后,基于孕妇乘员及胎儿损伤机理,提出了一种用于评价孕妇及胎儿损伤的综合伤害指标WICp(weighted injury criterion of pregnant),研究了不同冲击载荷下孕妇乘员佩戴组合式安全带和三点式安全带的防护效果。研究结果表明:与三点式安全带相比,孕妇乘员佩戴组合式安全带可使孕妇乘员腹部压缩量平均降低38%,子宫壁与胎盘交界面(uterus placental interface,UPI)应变平均降低18.3%,孕妇及胎儿综合伤害平均降低13.4%;当碰撞速度不超过55 km/h时,可使子宫胎盘交界面UPI应变值不超过极限值60%,从而降低了孕妇胎盘早剥风险。研究成果为孕妇乘员及胎儿开发出更安全更可靠更舒适的孕妇专用安全带提供了科学理论依据和参考价值。

Osborne韧带悬吊尺神经前置术在肘管综合征治疗中的应用及预后影响因素分析

目的 探究Osborne韧带悬吊尺神经前置术在肘管综合征治疗中的应用,并对影响患者预后的因素进行分析。方法 前瞻性选取2020年9月至2022年8月在秦皇岛市第一医院进行治疗的102例肘管综合征患者,采用信封法将患者分组:对照组(n=51)和研究组(n=51)。对照组行传统手术治疗,研究组行Osborne韧带悬吊尺神经前置术治疗。比较两组患者的治疗效果,记录手术前、手术后6个月患者的肌电指标[患侧尺神经传导速度(NCV)、患侧小指展肌复合肌肉动作电位波幅(CMAP)、运动电位潜伏期(MEPLP)]、疼痛程度[(VAS)评分]、现时痛强度(PPI)评分、上肢功能障碍测定量表(DASH)评分,并探究影响患者预后情况的因素。结果 研究组患者的有效率为96.08%,显著高于对照组(84.31%),差异有统计学意义(P<0.05)。研究组患者手术后6个月的NCV、CMAP分别为(50.77±3.98)m/s、(5.77±0.46)mV,高于对照组[(43.29±4.56)m/s、(4.12±0.39)mV];研究组MEPLP为(2.28±0.61)ms,低于对照组[(3.38±0.74)ms],差异均有统计学意义(P<0.05)。研究组患者手术后6个月的VAS评分、PPI评分、DASH评分均分别为(1.69±0.78)、(1.06±0.45)、(26.66±7.46)分,均低于对照组[(3.77±0.64)、(1.98±0.35)、(36.91±6.16)分],差异均有统计学意义(P<0.05)。102例患者经手术治疗,在随访期结束时,73例患者纳入预后良好组,29例纳入预后不良组。两组在肘部外伤史、病程方面比较,差异均无统计学意义(P>0.05),在年龄、性别、长期屈肘工作、肌肉萎缩、患病手与优势手为同侧、手部握力、是否采用Osborne韧带悬吊方面比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。Logistic回归分析结果显示,肌肉萎缩及未采用Osborne韧带悬吊为影响患者预后不良的危险因素(P<0.05)。结论 采用Osborne韧带悬吊尺神经前置术对肘管综合征患者进行治疗可有效提高治疗有效率,改善患者的肌电图指标,缓解患者的疼痛程度,改善上肢功能障碍;此外,肌肉萎缩是影响患者预后不良的危险因素,可能会对患者的康复产生负面影响,应予以关注。

冲击地面过程中落石特征参量的理论分析

根据落石与地面碰撞过程中落石加速度、冲击力的曲线特征,利用动量定理推导正面碰撞时法向冲击力的理论计算公式;在假设切向冲击不影响法向冲击的前提下,提出一种新的摩擦力模型,基于该模型推导切向冲击力和切向恢复系数的理论公式。最后研究不同入射速度大小、不同入射角时的碰撞时间、恢复系数和最大冲击力的变化规律,分析结果表明:(1)当入射角一定时,随着入射速度增加,冲击力近似呈线性增加,切向恢复系数逐渐增加,但增加幅度很小,而法向碰撞恢复系数和碰撞时间逐渐减小;(2)当入射速度一定时,随着入射角的增加,法向恢复系数和切向恢复系数均增加,但前者增幅远小于后者,碰撞时间也呈增大趋势,而最大冲击力呈先增加后减小的变化规律;(3)地表覆土厚度与落石半径比值越大,碰撞时间越长,法向恢复系数随之递增,切向恢复系数随之递减,而最大冲击力随之呈上凹型曲线递增。

冲击压缩下氧化铝陶瓷中破坏阵面的传播

进行了平面冲击波压缩下氧化铝陶瓷中破坏阵面的实验测试和理论探索．通过氧化铝陶瓷的平板碰撞实验,借助VISAR测试系统测量了试件自由面的质点速度历程,并对回收试件进行了电镜扫描观察．质点自由面速度历程曲线表明,氧化铝陶瓷材料中存在破坏阵面的传播．考察了破坏阵面的传播特性,给出了陶瓷材料的动态破坏模型,并对破坏阵面的传播进行了数值分析．

汽车前副车架脱落设计

为解决车辆短前悬在正面碰撞中能量吸收不足导致整车加速度波形增高,对乘员的伤害增大的问题,对汽车前副车架脱落设计进行研究分析,包含零部件试验设计和CAE模拟分析及系统级试验验证。实现了副车架在碰撞中的脱落,碰撞能量得到释放,动力总成可以下沉,增加了机舱的变形吸能空间。为碰撞加速度波形的控制提供了一种新的方法,同时也为新车型被动安全性能的开发提供了一种新的思路。

汽车与行人碰撞的动力学响应仿真研究

行人保护是汽车安全研究领域的重要问题之一。该文旨在研究真实事故中汽车前碰撞行人的动态响应。基于这一点 ,使用了一个经过验证的行人数学模型 ,模拟真实碰撞事故中行人的动态响应。文中对行人模型的运动学响应以及真实事故记录进行了比较 ,并且计算了头、胸、骨盆、下肢等人体各部分与损伤相关的参数。基于模拟研究的结果 。

驾驶员侧50%假人约束系统配置5%女性假人伤害研究

在L车型开发后,进行了3次正面碰撞试验,对基于50%假人开发的约束系统对5%假人的保护效果进行了研究。3次正面碰撞试验分别为驾驶员侧分别为50%假人和5%假人,安全气囊和安全带预紧功能正常起爆;驾驶员侧为5%假人,但安全气囊和预紧功能不起爆。研究结果表明,基于50%假人开发的约束系统,对5%假人的头部和胸部依然具有较好的保护作用,但对5%假人的颈部伤害较重,可通过对安全气囊分级起爆、调整拉带设计等方法进行优化;安全气囊不起爆方法不可取。

客车正面碰撞安全性仿真分析

根据所建立的客车有限元模型,进行其正面碰撞仿真分析。针对客车前部吸能区短、发生正面碰撞时吸能效果差的特点,提出在客车前部增加吸能模块的设计方案。仿真结果表明,前部吸能模块能吸收大部分碰撞能量,使整车的耐撞性能提高,使乘员的损伤风险降低,表明所提出的改进方案是有效的。

基于车人碰撞事故重建的行人头部动力学响应

目的研究行人交通事故中,不同碰撞速度、不同车型及行人不同受撞击部位与行人头部损伤严重度的关系。方法通过MADYMO多刚体动力学软件对一起有视频的行人交通事故进行事故重建,获得初始和边界条件,然后通过获得的边界和初始条件进行不同车速(20、30、40、50、60 km/h)、不同车型(轿车、SUV型车、面包车)、行人不同受撞击部位(正面、侧面、背面)的模拟碰撞实验,对模拟碰撞实验中行人头部损伤情况进行分析,并利用两例真实行人交通事故对部分结果进行验证。结果不仅车辆碰撞速度、车辆前置结构影响行人头部损伤严重度,行人受撞击部位也是影响行人头部损伤严重度的重要原因。在碰撞速度≤30 km/h时,行人与地面接触造成的损伤可能比与车辆造成的损伤严重;碰撞速度≥40 km/h时,行人头部损伤主要是与车辆接触所致。结论利用监控录像能比较准确地开展行人交通事故重建,从而对行人动力学响应进行分析。在行人交通事故频发路段,对不同车型进行不同限速,能有效减小行人头部损伤的严重程度。

商用车正面碰撞试验研究与改进设计分析

按欧洲法规ECE R29正面摆锤撞击试验对某商用车进行出口认证,出现驾驶室前悬置支架断裂、转向机构向上和向后移动、驾驶室严重压溃变形等问题,进行了CAE优化设计和结构研究分析,采取合理有效的改进措施,使得最终优化方案通过了实车验证试验。介绍了现行ECE R29-02的修订案ECE R29-03,后者加大了正面撞击能量,对驾驶室强度和刚度提出了更严格的要求,为我国商用车新产品研发和出口提供了最佳设计指导和国际法规引领作用。

热成型钢板在汽车前横梁上的应用

通过对原有车型前横梁结构进行分析和研究,得出基于目前车型结构,存在两种更改方案。针对双层板和单层板两种设计更改方案,分别采用了两种材料对前横梁进行相应的结构设计,然后再对其进行整车碰撞性能测试、CAE分析。结果表明,采用热成型钢板BTR165设计的前横梁单板结构,相对普通板材B340/590设计的前横梁双层板结构,不仅可以提高整车的碰撞安全性能,而且可以降低汽车的自重,因而具有重要的现实应用意义。

大客车紧急制动乘客约束系统的仿真研究

利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型,求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量等损伤值。与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程。然后建立了客车紧急制动乘客伤害评价体系,并利用上述模型在近似减速度的假设下,对客车紧急制动工况进行仿真计算,得到了不同形式的安全带及座椅倾角与乘员损伤值的关系。通过仿真分析可知,在紧急制动时,三点式安全带对乘员具有较好的保护效果,同时增大座椅坐垫倾角可以减少乘员损伤值。

正面碰撞试验中后排女性假人颈部伤害研究

对正面碰撞试验中后排女性假人颈部伤害进行了研究,结果表明,在50 km/h完全正面碰撞试验中,后排5%女性假人颈部伤害普遍偏高。其原因是:女性假人所配带的50%男性假人安全带对女性假人腰部作用的包角及松弛量大,有效作用起步时间晚,使假人相对位移量增大。提出了解决后排女性假人颈部伤害偏高问题的改进措施。

中型客车驾驶室正碰结构安全性仿真研究

建立半承载式中型客车的正面碰撞有限元模型,采用LS-DYNA软件进行仿真分析。结果表明,该车驾驶室变形较大、完整性较差,需对客车前部吸能结构进行优化设计。

前排座椅参数设计对后排乘员的安全性仿真分析

为了研究前排座椅参数对后排乘员在正面碰撞时的安全性影响,使用碰撞软件MADYMO建立包括车体、5%女性假人、安全带在内的某款轿车后排乘员正面碰撞仿真模型。通过试验样车碰撞结果与模型仿真结果的对比,验证模型有效性。在此模型基础上,分析前排座椅头枕和靠背参数对后排乘员的HIC、胸部3ms、胸部压缩量和左右大腿力的损伤值影响,得到了前排座椅参数与后排乘员伤害值的关系,提出减小后排乘员伤害的方法。

客车座椅设计参数对乘员正面碰撞伤害影响的仿真研究

利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型;对模型进行计算求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3MS加速度、胸部压缩量等损伤值.与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程.利用该模型对安全带形式、座椅间距、坐垫倾角和靠背刚度对乘员的HIC、胸部3MS加速度、胸部压缩量和左右大腿力等损伤值的影响进行了比较研究,分别得到了4个座椅设计参数与乘员损伤值的关系,提出了减小乘员伤害的方法.

乘用车两车侧面碰撞变形侵入量影响因素研究

选取美国福特汽车公司第5代Taurus轿车侧面变形侵入量为研究目标,分析其侧向速度变化为定值(28km/h)时的变量(两车质量比、主要吸能结构相对位置、撞击车接近速度和接触面积等侧面碰撞因素)与侧面变形侵入量的函数关系。为了确保侧面碰撞因素的有效性,对比分析了在美国联邦碰撞法规FMVSS规定的碰撞条件下的US-NCAP实验值和模拟值,验证了目标车Taurus侧面碰撞有限元模型和其他一系列乘用车前面碰撞有限元模型的正确性。结合真实世界事故统计分析数据,分析了变形侵入量对乘员损伤等级的影响。

反求侧面碰撞集中参数模型动力学结构特性

集中参数模型被广泛用来进行侧面碰撞安全分析,求解模型参数的方法主要有整车准静态试验法和整车有限元线性化法,综合这两种方法的优点,提出了一种非线性反求法。该方法利用分段参数修匀对GB20071-2006法规试验车侧面碰撞测试数据进行拟合,将拟合后的结果作为系统输入,通过MATLAB软件建立侧面碰撞下汽车集中参数非线性动力学系统模型。利用该反求模型可反求出汽车吸能部件和假人结构部件的刚度特性,与试验法和线性化法的结果相比,利用该反求模型反求出的刚度值非线性特征明显,更接近真实值。

钢铝双帽型保险杠横梁多目标优化

为了保证保险杠横梁优良的碰撞性能,并使其质量更小和结构简单,研究了一种钢铝双帽型保险杠横梁。使用LS-DYNA软件对保险杠横梁进行摆锤正面冲击数值模拟,经对比发现,钢铝双材横梁相比相同结构单一材料的横梁在正面碰撞中显示出良好的平衡性和碰撞性能;使用控制变量法研究发现,横梁前后帽的厚度和法兰的位置对其碰撞性能有显著影响;以最优拉丁超立方算法建立38组设计点,基于Kriging算法构建近似模型,并使用NSGA-II算法,以碰撞性能最优、质量最小为目标对横梁进行多目标优化。优化后钢铝双帽型保险杠横梁碰撞性能更优、质量更小,其总吸能为838.28 J,载荷峰值为18.31 kN,质量为2.08 kg,侵入量为24.78 mm,碰撞时间为0.10 s。