在ECE R129实验条件下Q3和THUMS 3YO有限元模型的响应差异分析

研究3岁儿童乘员模型的差异性对儿童安全约束系统(CRS)防护性能评价的影响,基于ECE R129法规正面台车碰撞试验方法,采用Q3儿童假人和THUMS 3YO儿童人体有限元模型,建立不同类型的儿童约束系统(CRS)约束的正面碰撞台车试验仿真模型。对比分析了Q3和THUMS3YO有限元模型的运动学响应以及头部、颈部和胸部损伤物理参数。结果表明:在前护板式CRS中,Q3绕前护板向上翻转运动,THUMS 3YO整体呈下潜运动。在相同CRS约束条件下,THUMS 3YO模型在颈部弯曲角度、胸部压缩量和胸部合成加速度均大于Q3。结果表明:相比于Q3模型,THUMS 3YO的颈部与胸部更具有柔韧性,生物逼真度更高。本研究可为儿童假人的发展提供依据。

Q6儿童假人颈部有限元模型的建立与验证

运用逆向工程方法获得Q6儿童假人颈部几何模型并对其进行合理的网格划分,得到具有良好细节和较高精度的颈部有限元模型.通过参数敏感性分析,确定该颈部模型需要优化的材料参数,以真实假人颈部标定试验结果为基准,采用曲线匹配算法对相关材料参数进行正向和侧向标定试验,在2种工况下,对Q6儿童假人头部角度和力矩进行多目标优化,通过空间缩减序列的响应面优化方法经多次迭代得到优化结果.仿真结果表明,该有限元模型较好地满足了Q6儿童假人颈部的标定要求.

基于3岁儿童乘员下肢有限元模型的生长板损伤机理研究

为完善儿童下肢损伤防护数据,应用有限元分析方法,构建了包含生长板在内的3岁儿童乘员下肢有限元模型,并通过重构尸体试验验证了模型的有效性。应用已验证的有限元模型,针对生长板设置了膝关节弯曲试验和剪切试验,在每种试验中,对含生长板和不含生长板的下肢有限元模型在相同碰撞条件下进行损伤机理研究。结果表明,不含生长板模型骨折位置在长骨骨干处,含生长板下肢模型骨折位置在生长板处,同种试验中含生长板下肢模型韧带的峰值应力小于不含生长板模型的峰值应力。为我国汽车产业在汽车安全设计中对儿童下肢的损伤防护提供了科学的生物力学依据。

基于正面碰撞试验的Q3假人用儿童约束系统研究

为了研究儿童约束系统(Children Restraint System, CRS)在C-NCAP2021版规程中正面100%重叠率碰撞工况下的安全保护性能,本文通过台车和实车碰撞试验,分别研究了五点式正向CRS、前置护体型CRS和五点式后向CRS对Q3儿童假人的保护性能。研究表明,不同类型的CRS由于安装及约束方式不同,在碰撞过程中的动态性能有较大差异,五点式正向CRS对儿童头部颈部损伤较大,前置护体型CRS对于儿童腹部损伤较大,五点式后向CRS受到车辆空间影响较大。希望本研究对我国儿童乘员安全保护研究工作提供参考。

基于LS-DYNA的儿童座椅角度对Q3假人伤害分析

文章为解决新车型开发过程中后向安装儿童座椅靠背角度最优设置问题,通过分析某车型实车碰撞试验数据,基于LS-DYNA碰撞仿真分析软件对实车进行对标后,优化分析某两款儿童座椅靠背角度对Q3儿童假人的伤害影响,来阐述不同儿童座椅倾斜角度对儿童乘员的保护情况,为新车型儿童约束系统开发提供参考依据。结果表明:正面100%重叠刚性壁障碰撞试验(FRB)碰撞工况中,儿童座椅靠背倾斜角度,随着倾斜程度的减小,假人伤害总体呈现出逐渐减小的趋势。该研究为整车碰撞动态儿童保护评价,选定儿童座椅安装倾斜角度提供借鉴。

基于正面碰撞试验的2种后向安装Q3儿童假人损伤研究

针对正面碰撞试验中采用ISOFIX(国际标准化组织固定装置,International Standards Organisation FIX)和上拉带的前向安装的Q3儿童假人受伤风险大,文中采用车辆安全带固定以及ISOFIX、支撑腿固定的CRS(儿童约束系统,Child Restraint System)后向安装方式使儿童假人受伤的风险由100%降低至60%,致死风险由82.35%降低至4%.相比ISOFIX、支撑腿固定的CRS后向安装,车辆安全带固定的CRS后向安装中的儿童假人的颈部没有受伤风险,头部受伤的风险明显低,胸部受伤的程度略低,对Q3儿童假人的保护效果更好.

基于LS-DYNA的Q3儿童保护开发的研究

通过建立某车型的Q3儿童约束系统模型,采用LS-DYNA有限元分析工具,分别研究了儿童座椅安装方式、整车加载脉冲、后排座椅结构、儿童五点式安全带等因素对Q3儿童损伤的影响。结果表明:后向安装的儿童座椅保护效果较好;整车加载乘员载荷准则越小,越对Q3儿童有利;后排坐垫有效的支撑对儿童座椅产生较好的固定作用;五点式安全带肩带对儿童肩部受力缓冲效果好,Q3儿童损伤相应会降低。

基于实车正面碰撞试验的Q3假人伤害研究

针对目前国内相关标准缺乏对儿童假人在实车正面碰撞工况下的评价,综合分析了国内外儿童假人评价现状,进行了涉及A级、B级、SUV和MPV等车型的17个实车正面碰撞试验,将Q3儿童假人放置于驾驶员侧的后排座椅.结果显示,头部3ms合成加速度平均值为88.51g,最大值为107.32g;颈部Z方向受力的平均值为3.09kN,最大值为4.28kN;儿童假人胸部压缩量的平均值为32.82mm,最大值为40.67mm;儿童假人胸部粘性指数的平均值为0.35m/s,最大值为0.73m/s.通过试验数据的分析,儿童乘员的头部、颈部和胸部有受伤的风险,应纳入评价指标.本研究为儿童假人评价标准的建立提供借鉴.

基于实车正面碰撞试验Q3假人头部伤害仿真分析

通过分析某实车碰撞试验数据,基于LS-DYNA分析软件对实车进行对标后,优化分析Q3儿童假人的头部伤害情况,并阐述了后向安装儿童座椅在整车碰撞中的表现缺陷。结果表明:在正面碰撞试验工况中,后向安装形式的儿童座椅上布置Q3假人,受儿童座椅本身骨架强度、后排座椅整体支撑刚度、前排座椅靠背结构及空间位置的影响,Q3假人伤害比预想的结果相差甚多。研究结果为整车碰撞动态儿童保护评价及选用后向儿童座椅提供参考。

密质骨厚度对儿童骨盆碰撞损伤影响分析

研究了应用有限元模型预测汽车侧面碰撞中儿童骨盆生物力学响应及损伤评估问题.首先,基于3岁儿童CT数据和有限元方法构建了一个具有真实人体解剖结构的3岁儿童骨盆有限元模型,并重构儿童尸体骨盆侧面碰撞实验,模型仿真结果与尸体实验曲线的趋势相一致,模型仿真结果大部分在尸体实验结果通道内,验证了模型的有效性.然后,应用该模型探讨了密质骨厚度对儿童骨盆损伤生物力学响应的影响.结果表明:儿童骨盆容易发生骨折的位置主要在耻骨支、骶髂关节、髂骨翼;密质骨厚度对儿童骨盆耻骨支的影响最大.该模型也为儿童骨盆碰撞损伤研究提供了有效手段.

儿童保护动态评价影响因素研究

基于2021年版《C-NCAP管理规则》对Q3儿童保护的影响因素进行了研究。首先采用单因素分析法,应用试验数据统计结果,同时结合计算机仿真分析确定了Q3儿童保护的主要影响因素,在正面碰撞试验中,儿童假人的运动学响应受车辆碰撞加速度、儿童约束系统自身安全性能及碰撞环境的影响。进一步采用正交试验及极差分析法进行各因素灵敏度分析,结果表明,对于Q3儿童保护,儿童座椅布置形式为主要影响因素,其次是车辆碰撞加速度以及第二排座椅坐垫刚度和倾角。

基于2021年版C-NCAP的儿童伤害评估及开发策略

为提高整车正面碰撞减速度波形与儿童座椅的匹配保护效果,以2021年版中国新车评价规程为基础,对比分析了正面碰撞试验高、低性能车体减速度波形对Q3儿童假人胸部伤害的影响,发现碰撞前、后部幅值均匀的车体减速度波形更有利于儿童座椅安全性能的匹配,基于乘员载荷准则及已有试验数据进行了验证分析,获得理想减速度波形的相关设计目标为车体载荷准则值≤26.5 g、人体自由向前移动65 mm时对应时刻≤35 ms、人体受约束向前移动235 mm时对应时刻≥95 ms,建议采用ISOFIX通用及半通用儿童座椅、大延伸率儿童座椅安全带,并适当提高儿童座椅安全带上固定点高度。

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。