人体有限元模型THUMS用于正面碰撞乘员损伤研究

用第4代新版丰田人体模型THUMS(Total Human Model for Safety),分析研究了正面碰撞对于乘员人体模型的头部﹑胸部﹑腿部的伤害。基于国内某款运动型多功能车(SUV)零部件试验和正面碰撞试验,利用动态非线性显式有限元方法,建立了有限元约束系统模型,用Hyperworks软件作为前后处理器,用动力学分析软件LS-Dyna为求解器的仿真模式。结果表明:该款THUMS人体模型头骨最大压应力2.4 MPa,颅内压应力44 k Pa,头部无损伤风险;股骨﹑胫骨最大应变0.4%,左右十字韧带应变3.6%,腿部无损伤风险。上肋骨应变大于3%,胸部压缩量达到30 mm,造成胸部简明损伤等级三级(AIS3)的概率为30%。因此,该碰撞工况下最有可能受伤的部位是胸部。

基于SAE J2114翻滚试验的THUMS人体模型损伤研究

研究了台车翻滚试验中驾驶员侧人体动态响应,再现无约束状态下人体头部、颈部真实损伤情况。基于THUMS人体模型进行人体损伤模拟,运用LS-DYNA有限元仿真方法,在Ford Explorer有限元模型的基础上建立整车翻滚模型,将仿真结果与碰撞测试数据库中SAE J2114某台车翻滚试验结果进行对比。结果表明:前1.1 s内,驾驶员颅骨和颈椎骨折风险较小,但是颅脑有损伤的可能性。因此,该模型能反映实际翻滚事故中的乘员损伤趋势和车辆碰撞特性。而且利用THUMS人体模型能模拟乘员的运动响应,可直观地描述人体的受伤部位,但是HybridⅢ50%男性假人颈部不能如实反映人体在翻滚中动态响应。

鞭打试验中BioRID Ⅱ与THUMS模型颈部损伤对比

为设计出可保护乘员颈部安全的座椅,在鞭打试验中,对BioRID Ⅱ和THUMS两种不同乘员模型,研究了颈部损伤情况。根据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)中鞭打试验评价规程和评分原则,建立了座椅鞭打试验有限元仿真模型;对这两种模型动态响应和人体颈部损伤状态。结果表明:THUMS模型有较高的生物仿真度,其颈部伤害指数(NIC)、颈部剪切力、颈部扭矩以及上颈部拉力均大于BioRID Ⅱ模型。该结果可为提高和完善BioRID Ⅱ模型的生物仿真度提供参考。

假人与人体模型在AEB作用下的驾驶员离位响应对比

为研究假人与人体模型在不同制动强度下驾驶员离位响应差异性,进行假人与人体模型的仿真实验。构建人体乘员约束测试装置(THOR)假人和人体安全模型(THUMS)的驾驶员约束系统模型,将MADYMO的主动人体模型(AHM)与LS-DYNA有限元约束系统耦合构建AHM模型的驾驶员约束系统模型,提取假人与人体模型头部、肩部、胸部及膝部的位移―时间历程曲线,并开展假人与人体模型离位差异性分析和不同安全带约束下驾驶员离位分析。结果表明:参考志愿者实验数据,3个模型离位都在志愿者响应通道范围内,人体模型AHM和THUMS具有更高的离位运动生物逼真度;相较于标准安全带,主动预紧安全带能够有效降低驾驶员在自动紧急制动(AEB)工况下离位响应。

高校实验室用气安全主要问题与解决方案

气体是科学研究的重要材料之一。我国高校实验室用气种类多,数量大,具有较高的危险性。如果实验气体管理不当,容易发生事故,造成严重的人员伤亡和财产损失。目前我国高校实验室用气安全管理还存在较多问题,亟待制定科学系统的管理方案,以提高用气安全管理水平。在分析国内外高校实验室用气安全管理现状的基础上,总结了我国高校实验用气管理存在的问题,提出了用气安全管理的解决方案,即融合“风险管理、全面质量管理、人本管理”的管理理念,并制定具体落地的管理方法及措施,提升了学校的用气安全管理水平,可为高校实验用气安全管理工作提供参考。

微型轿车碰撞行人的动力学响应与损伤风险(英文)

该文研究了行人与某微型轿碰撞时,车行人动力学响应和损伤风险。以40 km/h的速度碰撞时,行人采用高165 cm,体质量65 kg的人体有限元模型THUMS,分析了下肢弯矩和膝关节弯曲角度、胸部碰撞速度、头部碰撞速度和头部伤害允许指标HIC等人体损伤参数。结果表明:行人大腿、小腿弯曲及膝关节弯曲角度小于行人损伤耐受限度。由于与刚性较高的风挡玻璃下隔板碰撞,行人上胸部肋骨和肩胛骨存在骨折风险。虽头部碰撞速度为10.4 m/s,但头部与刚度较低的风档玻璃碰撞,头部损伤风险小。因此,行人与类似微型轿车的前部结构发生碰撞时,损伤风险较小。

正碰下6岁儿童乘员的胸部运动学方程与损伤风险分析

为厘清正面碰撞中6岁儿童乘员胸部损伤机理,基于ECE R129法规,选取某款儿童约束系统(CRS),对比Hybrid Ⅲ 6YO假人模型与THUMS 6YO人体有限元模型在正面碰撞中的运动学响应与损伤指标的差异;用Hybrid Ⅲ 6YO假人模型,建立胸部动力学方程,分析正碰中内外力对胸部加速度的影响;对THUMS 6YO人体有限元模型的肋骨、心脏和肺部的应变进行分析,得出儿童乘员的胸部损伤风险。结果表明:Hybrid Ⅲ 6YO假人模型所受到的颈部力与安全的肩带力对胸部加速度的影响较大。THUMS 6YO人体有限元模型的胸部质心合成加速度52.1g,Hybrid Ⅲ 6YO假人模型的加速度38.8g,两者均低于法规规定的参考数值。