基于MADYMO的前碰撞混合Ⅲ型假人胸部压缩量损伤分析

用MADYMO分析工具建立了简化的混合Ⅲ型假人胸部模型,探讨了胸部压缩量的影响因素并划分了胸部碰撞的敏感区域。整车的约束系统分析进一步明确了安全带佩戴位置对胸部压缩量的具体影响。

假人腰椎装配力矩对胸部压缩量的影响

为研究混Ⅲ50%假人腰椎装配力矩对假人胸部压缩量的影响,文章对不同腰椎装配力矩的混Ⅲ50%假人进行高速及低速胸部标定试验,得出了不同腰椎装配力矩的混Ⅲ50%假人在高速及低速标定试验中的假人胸部压缩量,通过分析对比得出,大于1.3 N·m及小于1.3 N·m的腰椎装配力矩对假人最大胸部压缩量的影响均呈现增大的趋势,且腰椎装配力矩过小,影响趋势更大。

驾驶员侧假人胸部压缩量的改善——安全带的作用

本文研究目的针对安全带的作用,通过台车/实车实验验证,说明了更换安全带对于胸压改进的重要性.为验证安全带对胸部压缩量改进的重要性,借助滑台试验(西雅图加速度滑台)及实车试验系统进行试验对比,所使用设备主要为液压伺服系统、牵引力小车、刚性壁障、蜂窝铝、数采系统、碰撞试验假人,软件采用hyperworks.从2006年C-NCAP运行以来,到2018版C-NCAP,越来越多的车厂把所开发的新车型按五星碰撞安全目标进行开发,获得五星碰撞安全星级的车型进行宣传,获得5星碰撞安全的车型也越来越多.对于负责星级开发的车厂和供应商的团队来说,驾驶员侧假人胸部压缩量指标是最容易被扣分且因假人空间问题,为确保胸部压缩量达标,需配合核心零部件充分发挥作用,然而安全带的作用是最明显的,安全带功能发挥正常的情况下,可节约大量实验资源.

某车偏置碰撞中假人胸部压缩变形量偏大的影响因素

为了提高在中国新车评价规程(C-NCAP)评价中假人胸部得分,对某车正面偏置碰撞试验中驾驶员假人的胸部伤害指标进行了优化。分析了假人胸部和骨盆受力,其结果表明:该车驾驶员座椅坐垫刚度前高后低,导致碰撞中假人骨盆回弹过快、胸部前扑过猛,安全带腰带被上拉,此过程造成假人胸部下端溃缩,胸部压缩变形量增大。而后通过仿真和台车试验,对座椅进行了优化。通过将座椅坐垫下方钢丝结构焊接连接钢丝,将坐垫后端刚度提升了约50%。结论是:在偏置碰撞试验中,座椅坐垫后端刚度偏低时,提高其后端刚度,在C-NCAP评价中可以提高1分左右。

温度偏差对第50百分位假人胸部压缩变形量的影响研究

为了研究正面碰撞试验中温度偏差对50th假人胸部压缩变形量的影响,进行了正面台车试验,通过试验推导出假人胸部刚度与温度之间的关系。结果表明,温度与假人胸部刚度存在线性关系,在3.5~4.5kN安全带肩带力作用下,20~22℃范围内,温度对胸部压缩变形量的影响为0.7 mm/℃,假人胸部压缩变形量可通过测量值加公差的方式表示。

正碰假人胸部保护性能的影响因素分析

为分析50 km/h正面刚性壁障碰撞试验中影响乘员胸部保护性能的主要因素,用MADYMO建立某车型的正面碰撞模型,用Isight和全因子矩阵方法进行仿真分析,研究安全带限力值、安全气囊的点火时刻和气囊拉带长度等3个参数对胸部压缩量的影响.结果表明,安全带限力值是影响胸部压缩量的最主要参数.降低安全带限力值可减小胸部压缩量,但同时需要调节气囊点火时刻、气囊拉带长度等保证气囊刚度,避免头部HIC36值超标。

正面碰撞中的老年驾驶员胸部响应研究

为研究老年驾驶员在汽车正面碰撞中的胸部响应,本文中首先建立了一个老年女性人体胸部有限元模型CHARM_70,并通过与尸体实验对比,验证了模型的有效性。然后,采用圆盘和横向圆杆两种撞击头,选择3种碰撞高度,并改变碰撞速度和撞击质量对两具老人尸体PMHS1和PMHS2进行5种工况的摆锤碰撞实验。同时,利用CHARM_70模型,参照尸体实验的设置,进行同样5种工况的摆锤碰撞仿真。最后对实验和仿真的结果,即5种工况的碰撞力胸部压缩量关系曲线、最大胸部压缩量Cmax和最大胸部黏性响应系数VCmax进行对比分析。结果表明,圆盘碰撞中部位置的胸部响应均比圆杆大,以CHARM_70模型而言,Cmax大3个百分点,VCmax则大38%;而碰撞高度对圆杆碰撞的胸部响应有较大影响,圆杆碰撞高位置时的胸部平均响应约比中部位置小20%,而圆杆碰撞低位置时的胸部平均响应约比中部位置大10%。

基于滑台试验的THOR 5F假人胸部变形特性研究

为了研究THOR 5F假人对约束系统开发带来的影响,分别将THOR 5F假人和HybridⅢ5th假人放置在驾驶员侧、前排乘员侧和后排左侧进行50 km/h滑台试验,对两种假人在3个位置碰撞中胸部变形特性进行了对比。结果表明:THOR 5F假人胸部4个变形量测量传感器,带扣侧下方位置测量值最大,THOR 5F假人胸部最大变形量是同等试验条件下HybridⅢ5th假人胸部压缩变形量的2.4倍,且该胸部位置在假人向前平动过程中存在刚度,该胸部刚度约为100 k N/m。研究结果为THOR 5F假人胸部评价指标的制定及约束系统开发提供了参考。

加载位置对Hybrid Ⅲ假人胸部响应影响

在世界各国汽车安全碰撞法规和NCAP试验中,大多都会采用HybridⅢ假人的胸部最大压缩量来评估车辆对乘员胸部的防护效果。但因HybridⅢ假人的胸部最大压缩量采用定点测量办法,使测量结果易受加载位置的影响。针对该问题,本文通过假人胸部低速冲击标定试验,研究了加载位置对HybridⅢ假人胸部压缩量的影响。结果表明,Hybrid Ⅲ50~(th)男性假人的最大胸部压缩变形与摆锤撞击中心在Z方向的偏移量呈线性(R~2=0.9554)负相关性。Hybrid Ⅲ 5~(th)女性假人由于乳房的影响,虽然加载位置对胸部最大压缩变形仍然有较大的影响,但胸部最大压缩变形与冲击加载位置的相关性不如男性假人那么明显。最后利用标定试验中获得的Hybrid Ⅲ 5~(th)男性假人的最大胸部压缩变形与摆锤撞击中心位置的相关性方程对同一车型的两个不同安全带佩戴位置的假人胸部最大压缩变形进行了修正。

安全带和安全气囊对乘员胸部的影响

针对安全带及安全气囊在碰撞过程中会给乘员胸部带来巨大压力的问题,用中国新车评价规程C-NCAP对某车型进行正面碰撞仿真试验,仿真模型通过控制气囊和安全带的作用时间来改善乘员的胸部压缩量.对比模拟结果与试验结果表明,安全带限力值和气囊的点火时间是影响胸部压缩量的主要影响参数.在调整安全带限力值的同时,需要调节气囊点火时间来保证气囊刚度,使其对乘员胸部压缩量的影响平均化、分散化,从而降低乘员胸部的压缩量,以给乘员更好的保护.

正碰假人胸部伤害值与安全带力值分析

通过2018版C-NCAP10款车型正面碰撞试验前排主驾假人的数据分析得知,安全带的力值与假人胸部压缩量存在较大的相关性,主要将安全带分两部分考虑,从肩带力值与腰带力值入手分析,具体分析了在正面碰撞过程中肩带力值和腰带力值与假人胸部压缩量的关系,同时结合肩带力值与腰带力值的对比,得出了在正面碰撞试验过程中可以考虑减小腰带力值改善假人胸部压缩量值,从而更好地保护乘员。

混Ⅲ 5百分位女性假人胸部标定方法探究

针对混Ⅲ5百分位女性假人,目前的胸部标定方法中指定的胸部压缩量区间不在大部分试验样本所处的区间。针对实车碰撞试验数据进行统计,胸部压缩量为20~30mm的样本共占63%,其中中位压缩量为27.1mm。利用改进的更接近于安全带的冲击块对混Ⅲ5百分位女性假人进行标定试验,得到冲击速度为3.47~4.18m/s区间内,胸部压缩量为23.53~29.98mm,选择此区间能够更加真实反映碰撞工况中假人的响应。

正面碰撞中锁止舌片对乘员胸部损伤的研究

安全带的逐步使用极大地提高了车内乘员的安全性,但近年的交通事故研究表明,乘员胸部损伤在正面碰撞过程中的防护效率需进一步改善。利用已验证生物逼真度的人体有限元模型和正面碰撞试验结果,建立配有动态锁止舌片(Dynamic Lock Tongue,DLT)安全带的乘员约束系统分析模型,研究DLT对乘员胸部损伤的影响,并通过整车实验进行了验证。结果表明,DLT可以阻止织带从胸部到臀部的移动,减小假人胸部位移量,从而有效地降低乘员胸部所承受的压力和乘员胸部压缩量。DLT有效降低乘员胸部压缩量,从而影响C-NCAP得分。因此,在整车安全性能设计阶段,应充分考虑使用DLT,以开发出满足安全性能的车辆。

车辆碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤的特性

研究了车辆碰撞环境下驾驶员手部在方向盘上的主动响应及对人体损伤的影响,以便对于人体损伤标准完善及车辆安全防护设计,提供参考数据。将假人手部结构重建,使手部具备抓握能力。利用关节约束力矩模拟抓握力,设置手部具有抓握力及抓握方向盘不同位置的仿真模型,计算获得假人各部位损伤数值,与标准假人损伤对比。结果显示:抓握状态下,头部伤害指标(HIC)峰值增加37.5%,颈部伸张力矩最大值减少22.3%,胸部压缩量最大值减少3%,大腿压缩力峰值减少36.5%。将方向盘划分为表盘的位置方位,手部位置在11点和4点方位时,头部HIC峰值最大;手部位置在8点和4点方位时,胸部压缩量和大腿压缩力峰值最大。碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤影响较大。

某车型正面碰撞性能提升

本文针对某车型偏置碰中主驾小腿生存空间不足的问题,对前围侵入量的3个关键影响因素进行优化,提出了提高机舱的吸能能力,提高前围的抗变形能力和乘员舱强度的优化思路,通过对B柱加速度曲线、前围侵入量、门框压缩量3个指标进行评估,得出了最佳的优化方案。同时针对乘客安全气囊保护效果较差的问题,对其支撑性、保护范围以及与乘客接触时刻进行优化,搭配减小安全带限力值,来改善乘客胸部压缩量。通过仿真和实车验证,优化效果显著,为后续项目的整车正面碰撞性能提升提供了一种有效的优化思路。

汽车正碰后排假人胸压伤害原因分析和优化

某车型研发过程中,在开展正面碰撞气囊数据提取试验过程中,发现假人前移量大,后排女性假人胸部伤害得分偏低,未达到目标值.经过搭建仿真分析模型,进行滑台试验,查找出假人伤害得分低的主要原因是受后排座椅和安全带的影响.通过加固后排座椅、优化安全带插锁、变更安全带出带口导向环位置、使用预紧限力安全带,最终达到了性能目标.通过总结分析优化过程,将相关经验转化到设计过程中,指导新车型开发设计.

客车正面碰撞中座椅小桌板对未系安全带乘员损伤的影响

旨在研究正面碰撞中大客车座椅后置桌板对未约束乘员运动学及损伤的影响。采用有限元和多刚体耦合方法建立台车-假人数值模型,评估桌板状态和材料对乘员造成的运动学及损伤差异。结果表明:碰撞过程中,展开的桌板会限制躯干的向前运动,从而减弱头部与前排座椅靠背的碰撞程度;胸部压缩量随着桌板材料刚度增加而增大。

三点式安全带动态锁止锁舌结构开发

本文主要介绍碰撞测试中假人胸部压缩量的形成机理、三点式安全带张力对压缩量的影响、动态锁止锁舌改造方案。通过减小安全带织带在锁舌处的滑移量,控制安全带下肩带力对假人胸部的约束,以改善胸部压缩量。