汽车碰撞过程中乘员响应的计算机仿真研究

根据汽车碰撞的事故形态与乘员伤害之间的规律 ,应用数理方法 ,建立乘员动力学响应的数学模型 ,开发出仿真软件 .应用该模型可以部分代替实车碰撞试验 ,进行汽车主、被动安全性能的计算机仿真研究以及乘员致伤机理研究 .

侧面碰撞中乘员响应和能量的研究

本文对车辆在侧面碰撞中的能量进行了理论推导,理论推导和分析了在侧面碰撞过程中车辆约束系统和车身结构变形而吸收的能量,并分别用MDB和ADMDB台车作为子弹车对某款车进行了侧面碰撞试验。依据时间和速度等,对两种形式的侧碰中的假人运动趋势进行分析和对比,并对比分析了假人伤害值和假人能量。ADMDB侧碰试验ES-2假人的胸部、腹部和骨盆的能量密度和能量都比MDB侧碰试验高,AEMDB试验中的假人伤害值普遍比MDB偏大。

制动工况中乘员动态响应分析及主动预紧安全带效能评价

主动控制卷收器(ACR)可减少乘员在制动时的位移和碰撞中的损伤风险,但国内相关试验较为匮乏。因此,为探究紧急制动时ACR对乘员离位现象的影响,针对2名男性志愿者,开展了初始速度为70 km/h的紧急制动试验,定量测定并分析了ACR与普通卷收器下的志愿者运动响应和安全带物理参数,为ACR的进一步研发提供数据参考。结果表明,在ACR的作用下,志愿者头部和T1位移分别减小34 mm和27 mm,制动阶段的织带拉出量减少13 mm,制动结束时织带回拉量增加62 mm,运动速度峰值和安全带力则无明显变化。此外,试验分析结果还显示志愿者位移(头部、肩部和T1位移)与肩带力高度正相关。

垂向冲击下穿戴装备对乘员损伤影响研究

军事人员在战斗中需要穿戴装备,穿戴装备后对车内乘员承受车辆底部爆炸垂向冲击时的损伤有影响。通过垂向冲击试验与仿真模拟的方法,研究了穿戴装备在身上的分布对于乘员损伤的影响。根据AEP55乘员伤害准则,以盆骨z向加速度和腰椎轴向力为乘员损伤的参考目标,首先通过垂向冲击试验的进行,研究了不同穿戴装备质量对于乘员损伤的影响;接着通过有限元模型对试验进行验证和优化,进而研究穿戴装备位置与松紧度对于垂向冲击下乘员损伤的影响。结果表明随着穿戴装备质量的增加,乘员腰椎损伤加重,脊柱损伤概率减小;装备分布在躯干位置越靠近上部,与身体接触松紧度越紧,乘员腰椎与脊柱的负荷越小,越不易受伤。

带乘员及约束系统汽车正面碰撞的有限元法仿真研究

采用计算机模拟的方法 ,对国产某轿车发生正面碰撞时 ,乘员在佩带三点式安全带的约束状态下的运动响应进行研究 ,从乘员的运动响应情况、乘员舱的变形情况、假人的 HIC值等几个方面分析了该车型的乘员保护安全性能。模拟结果表明 ,该车达到了安全法规的要求。并探讨了运用有限元法对带乘员及约束系统的整车正面碰撞的计算机模拟方法。

坠撞环境下乘员伤害分析及飞机适坠性评估

为了分析坠撞环境下的机身框段和客舱乘员的动态响应以及乘员伤害情况,开展了大型飞机典型机身框段(含2套三联座椅及4名乘员假人)在6.02 m/s速度下的垂向坠撞试验,获得了机身框段结构坠撞及乘员坠撞响应数据,进行了机身框段结构坠撞破坏及乘员伤害分析,并通过可生存空间、系留强度、乘员损伤、应急撤离4个方面对飞机适坠性进行评估。坠撞试验结果表明,客舱地板下部结构发生较大变形与破坏,在货舱地板下部结构中间支撑件区域和两侧客舱地板支撑立柱与机身框连接处产生3处塑性铰;客舱区域基本保持完整,可生存空间得到保持;座椅与客舱地板导轨的连接保持完好,且乘员安全带保持在原位;乘员假人头部伤害判据最大值为31.47,腰椎压缩载荷最大峰值为3997.2 N;乘员假人向过道倾斜,过道仍保持通畅。通过飞机适坠性评估,在6.02 m/s的垂向坠撞速度下,乘员伤害风险较小。

隔断型军用车辆防雷座椅跌落试验研究

以某型车辆的座椅安装点冲击为输入条件,通过理论研究-仿真模拟-整车试验-跌落试验,进行刚性座椅和一种隔断型防雷座椅的跌落试验。试验研究发现:确定跌落试验边界条件时,刚性座椅的冲击速度应选择局部效应阶段的速度峰值;隔断型防雷座椅的冲击速度应选择爆炸全局效应阶段车辆整体上行的跳起速度。

基于乔丹翻滚试验的乘用车翻滚碰撞特性研究

建立了乔丹翻滚试验系统(JRS)的仿真模型,通过仿真并将结果与实际事故的损伤结果和无约束实际翻滚的仿真结果进行了对比,验证了该模型基本上能反映实际翻滚事故中的损伤趋势、损伤风险和碰撞特性。选取不同初始碰撞参数值进行仿真,以研究初始参数对翻滚安全特性的影响,结果表明,翻滚碰撞中的汽车动态响应与跌落高度、翻转速度、倾斜角度和碰撞平台的速度等密切相关,但翻滚碰撞中的乘员损伤响应却只与跌落高度有着明显的关联性。

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。