基于中国人体测量学尺寸的假人头部跌落试验的仿真研究

为探究基于中国人体测量尺寸的假人头部在跌落试验中的响应与混合III型假人头部响应的差异,采用两种常用的假人缩放方法建立了中国5百分位、50百分位和95百分位假人头部有限元模型,并在3种不同冲击速度下进行跌落试验仿真。结果表明,非均一缩放方法获得的中国假人头部模型几何尺寸与中国人体头部测量学尺寸更为吻合,而采用该方法获得的中国人3种体型的假人头部合成加速度峰值均比对应的混合III型假人头部模型高3%~6%。

混合Ⅲ型第50百分位假人头部跌落试验影响因素探究

假人头部标定试验结果对保证汽车碰撞测试过程中假人头部响应的可信性有重要影响。使用控制变量法研究了头盖紧固力矩、头部Y轴偏角、头部质量、刚性表面偏角和滑石粉等因素对标定结果的影响。结果表明:头盖紧固旋转力矩对于头部标定结果影响较小;而合成加速度会随着头部质量的降低呈现增加的趋势;在头皮与头骨之间擦拭滑石粉会使合成加速度峰值降低约4%。标定试验结果对头部Y轴偏角和刚性平面偏角两个因素较为敏感,因此需要采用更精确的测量仪器来使这两个角度接近标称值。

Q6儿童假人头部有限元模型的建立及验证

运用逆向工程方法获得Q6儿童假人头部几何模型并对其进行合理的网格划分,保证该模型具有良好细节和较高精度,同时赋予合理的材料模型。以真实假人头部标定试验结果为基准,采用基于纵坐标的曲线匹配法,对该头部有限元模型头部皮肤材料模型参数进行正面和侧面标定试验两种工况的多目标优化,通过空间缩减序列的响应面法经多次迭代获得优化结果,作为头部皮肤的材料参数。仿真结果显示该有限元模型较好地满足了Q6儿童假人头部标定要求。

E-NCAP正碰试验中假人头部伤害主观评价方法的改进

现有"欧洲新车评价规程(Euro-NCAP)"所规定的正面碰撞试验中对假人头部伤害的评价方法,主观性较强。为避免因误判造成不必要扣分,该文改进了原评价方法。在新评价方法中,用d’Alembert原理求出假人头部外力和加速度;用外力作用来直接替代原评价方法中头部合力作用下的加速度曲线。对于某开发中的车型,进行了64 km/h的E-NCAP正面偏置碰撞试验。用新方法对该试验的假人头部进行评价,结果是:当前安全气囊没有发生触底,满足开发要求,只是安全带选配不当。这一结果,不同于用原方法所得"安全气囊触底"的结论。相比老方法,改进后的评价方法更简单、更直观,客观性更强。

正面碰撞试验中转向管柱运动与假人头部伤害指标研究

通过统计18个车型的《乘用车正面碰撞成员保护》(GB 11551—2003)和《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》(GB 11557—2011)中两类正面碰撞试验的试验结果,分析这两种碰撞试验中转向管柱位移与假人头部伤害指标之间的相对关系,得出了转向管柱上移量对假人头部伤害指标HIC的影响比较大的结论,为改进车辆被动安全性能提供了方向。

基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计

基于中国人体头部尺寸参数,采用非均一线性缩放方法对混合Ⅲ型(HybridⅢ)假人头部模型进行缩放获得了符合中国50百分位人体尺寸的假人头部模型。利用该模型建立头部标定试验仿真模型,研究了假人头部模型质心设计参数对中国假人头部模型在标定试验中动态响应的影响,通过与HybridⅢ假人头部标定试验响应的对比,探讨了基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计依据。结果表明,缩放所得中国假人头部模型合成加速度峰值较HybridⅢ假人头部模型大8.6%;质心参数对中国假人头部模型合成加速度峰值的影响比HybridⅢ假人头部模型明显;当前HybridⅢ假人头部模型质心偏差要求不适用于中国假人头部模型质心参数设计,中国假人头部模型的生产应制定更严格的质心偏差要求。

碰撞假人头部性能指标HIC_(36)及HIC_(15)的区别研究

本文介绍了人体头部解剖学结构及HIC_(36)及HIC_(15)的选择,分析了头部损伤HIC及头部伤害限值变化。通过分析头部伤害发生的持续时间,得出当以HIC_(36)为考核指标时,不同的车辆出现最大伤害值的持续时间值可能并不相同,以HIC_(36)作为所有车辆的统一考核指标并不合适;而HIC_(15)伤害指标最大值出现在持续时间为15 ms时,对于不同的车辆,其考核指标进行了统一。对正面碰撞试验驾驶员、副驾驶员及侧面碰撞试验驾驶员的HIC_(36)及HIC_(15)数据进行了对比分析。结果表明:HIC_(36)修改为HIC_(15)可使不同车辆头部伤害评价标准更为统一,头部评价也更为严格。

中国假人头部皮肤材料参数优化设计研究

为探究皮肤材料参数对中国体征假人头部力学响应的影响,采用非均一缩放方法对Hybrid Ⅲ 50th假人头部有限元模型及标定限值进行缩放,获得了中国50百分位假人头部模型及标定限值。基于该模型,借助正交试验设计方法,构造多项式响应面代理模型,结合优化算法,得到了更逼近于中国真实人体头部力学响应性能的皮肤材料参数。该组参数可为中国体征物理假人头部皮肤材料配比研究提供相应指导。

面向儿童约束系统的多点侵入侧碰方法及假人损伤

提出了一种面向儿童约束系统(CRS)的多点侵入台车侧面碰撞测试方法,以复现实车碰撞中车门不同部位的侵入情况。该方法与实车试验进行了对标验证。利用此测试方法进行多次台车侧碰试验,以研究儿童的头部损伤与儿童约束系统的安装方式、安装方向、以及不同大小的儿童假人的关系。结果表明:ISOFIX+支撑腿方式下的假人头部损伤低于ISOFIX+上拉带方式,这2种安装方式的头部性能指标和头部合成加速度的差异分别为25.8%和12.4%;后向安装比正向更有利于儿童头部的保护,2种安装方向的头部性能指标和头部合成加速度差异分别为47.8%和15.9%;头部损伤与假人的大小呈现负相关,假人越大,头部损伤减小。

儿童座椅碰撞测试中头部位移分析方法研究

为研究儿童座椅碰撞测试过程中,儿童头部位移是否符合要求。实验利用台车模拟汽车碰撞,采用高速相机记录碰撞过程。基于三维建模和平面建模,分析假人头部位移、分析平面(参考平面)和标尺平面的关系。通过对比分析得出了一种更为准确合理的方法来确定分析结果的准确性。

正面偏置碰撞试验中驾驶员侧安全气囊的吸能特性

为研究正面偏置碰撞中驾驶员侧安全气囊(DAB)的吸能作用,在10款车型的正面碰撞试验中,测量假人颈部约束力、头部加速度,计算出气囊作用下头部加速度、头部降速和气囊吸收能量。试验结果表明:在气囊作用下,在假人头部伤害允许指标(HIC)低于高性能限值情况下,假人头部平均降速为22 m/s,假人头部x向是主要吸能方向,气囊平均吸收动能为1.1 kJ,占总吸收能量的80%以上;x向吸收能量越高,对颈部保护效果越好。安全气囊的开发应以此为目标。因而,提高气囊在假人头部x向吸能作用,可直接提高气囊刚度,也可通过调整安全带约束强度来实现。

探究2021版CNCAP中PAB气囊设计要求及应对策略

PAB气囊在碰撞过程中能够起到保护乘员头部的作用。随着2021版CNCAP的发布,对于PAB气囊的开发提出了新的要求。要求在碰撞过程中,PAB气囊展开不能存在飞溅物、不能扫到假人头部、不能存在危险展开。笔者以某项目PAB气囊设计验证为基础,探究2021版CNCAP中PAB气囊设计要求及应对策略。

基于LS-DYNA对安全气囊系统优化的研究

为降低车辆正面碰撞中对驾驶员头部的伤害,建立LS-DYNA有限元仿真模型,分析正面碰撞中头部得分提高的方法,分别对安全气囊点火时刻、泄气孔尺寸、拉带长度和织物材料特性等因素进行优化,使头部的伤害值得到明显改善,达到性能开发的要求,为安全气囊优化提供了方向。