汽车自动驾驶过程中不同姿态乘员在追尾碰撞中的损伤研究

为探究自动驾驶情形下不同姿态乘员在追尾碰撞中的损伤风险,利用THUMS人体模型研究了不同姿态下乘员的生物力学响应。通过对比尸体试验的运动学响应对THUMS乘员约束系统模型的有效性进行了验证,在此基础上调整THUMS姿态,使其分别为E-NCAP规范下的标准乘员姿态和120°、150°、180°姿态。然后搭建对应的4种不同座椅角度追尾碰撞模型,对其施加E-NCAP下的追尾碰撞加速度波形(中速4.88 g和高速6.44 g)。通过8组仿真试验对比发现,在追尾碰撞中,标准姿态与120°姿态下的乘员损伤风险较小;颈部棘突间韧带应变值随乘员倾斜角度增大而减小;150°与180°姿态下乘员存在颈部前纵向韧带拉伤的风险;安全带在4种乘员姿态下均可起到约束作用,乘员下肢会以骨盆为中心发生偏转,肋骨未发生骨折,内脏器官均未见损伤。

纯电动客车尾部碰撞安全防护结构设计

纯电动客车尾部布置有动力电池、整车控制器、高压配电盒等高压零部件,在遭受卡车、公交车等大型车辆追尾碰撞时容易产生短路、漏电,甚至电池起火。为了提升和评估纯电动客车尾部结构防护效果,文章采用卡车以100%和30%重叠率追尾电动客车的仿真方法分析了客车尾部结构变形,并设计了吸能结构、碰撞传力结构改善电动客车尾部碰撞安全性。从仿真分析结果来看,客车尾部结构的变形量显著减小,纯电动客车尾部动力电池、高压配电盒等高压零部件被挤压损坏的风险降低。

基于仿真的某电动商用车改型方案后碰变形设计优化

乘用车后碰撞燃油系统安全要求(标准草案)[1]相对现标准GB20072-2006[2],对车辆后碰撞性能要求更加严格。本文根据该强制性标准(草案),利用有限元分析方法,分析了某电动商用车改型案例的燃油系统安全性,并提出解决方案。

乘用车-货车追尾碰撞事故分析及其试验与仿真研究

对湖南省内高速公路追尾碰撞事故案例进行了统计分析;对高速公路上货车安装后下部防护架的情况进行了道路抽样测量,结果表明现有后防护装置约三分之二不符合法规要求,易发生钻入碰撞,造成乘用车乘员的严重伤亡。开展了槽钢、矩形钢管和钢板折弯三种结构后防护装置的实车追尾碰撞试验,建立了乘用车-货车和刚性MB追尾碰撞有限元模型,进行了不同车速和不同离地高度下的动态仿真计算。研究表明,现有的后防护架结构整体刚度设计不合理,GB 11567.2-2001不能完全满足目前的道路运行条件,应该开展相应的修订研究工作。

汽车后防护装置的碰撞仿真分析

应用动态非线性有限元法,按照国标GB11567.2-2001关于汽车后下部防护装置要求中规定的条件,对某重型商用车后下部防护装置在追尾碰撞过程中的变形、速度及加速度的动态仿真分析方法进行了详细的介绍。应用Hyper-works在结构合理简化的基础上,建立了结构碰撞分析的结构有限元模型。通过LS-DYNA对两种不同设计方案进行了仿真计算,通过对仿真结果的比较分析,确定了满足法规要求和满足安全性要求的较佳方案。

轿车高速追尾碰撞中结构耐撞性优化设计

轿车在高速追尾碰撞事故中油箱破裂导致燃油泄漏可造成严重的事故后果。为了提高轿车追尾碰撞结构耐撞性及降低燃油泄漏的风险,根据北美联邦机动车安全法规新FMVSS301要求,建立了轿车整车追尾碰撞有限元模型,进行高速追尾碰撞仿真分析。使用正交试验设计方法(OED)和综合平衡法对后纵梁及后保险杠的板厚、材料参数进行了优化设计。以油箱的最大有效塑性应变值为主要评价指标,后纵梁和后保险杠的总吸能量及油箱周围结构的变形为辅助指标,得到了后纵梁和后保险杠的参数最优组合,即后纵梁厚度为1.5mm,材料为DP800,后保险杠厚度为2.0mm,材料为DP1000时结果为最优,油箱最大有效塑性应变值减小了50.07%。改进前后的仿真计算结果对比表明,主要结构部件的参数优化设计是提高追尾碰撞中车辆耐撞性能的一种有效方法。

基于台车试验的不同国家鞭打试验评价体系的相关性

汽车低速后碰是一种常见的交通事故。为防止该事故中乘员颈部挥鞭伤,各国都在促进被动安全技术的发展。该文对比了中国、欧洲、日本和美国不同鞭打试验程序在试验方法、评分方法和评分体系的差异。2012新版中国新车评价规程(C-NCAP)将鞭打试验纳入评价体系,它不同于欧洲新车评价规程(Euro-NCAP)、日本新车评价规程(J-NCAP)和美国公路安全保险协会(IIHS)的规程。用上述各评价体系和评分方法,对同一组试验数据进行评分,把评分结果进行3分制转换,然后进行分析。结果表明:上述各评价体系虽然有差异,但评价结果具有高度的一致性。C-NCAP评价得分高于其他体系评价得分。

基于碰撞相容性因素的车辆追尾事故深入数据分析

为详细了解北京市追尾事故车辆的分类对比情况,基于车辆碰撞相容性因素构建了追尾事故的深入数据分析模型,包括追尾事故车辆的基本类型、结构形式及几何特征对比、车辆碰撞损坏特点、车内乘员伤害情况及其相关性等方面内容。利用真实交通事故案例对车辆碰撞相容性相关因素进行统计分析,为车辆追尾事故的预防与伤害减轻等项研究提供参考,指出今后研究的侧重点。

后碰撞中人体颈椎骨的有限元分析

对建立并验证的全颈椎有限元模型进行仿真以分析后碰撞中颈部的响应及其损伤机制。模型包括C1-T1的8块椎骨以及椎间盘、韧带和肌肉等软组织,共35 042个节点和22 618个单元。运用后碰撞志愿者实验数据对模型进行仿真,得到各椎骨间相对转角、各椎骨应力、应变曲线及应力云图。颈部S形曲线、C形曲线得到体现;最大应力、应变主要发生在颈部过度伸展过程中,上位颈椎中C2应力、应变较大,而下位颈椎中T1数值最大,受力较大值发生在椎体上下表面及其关节突关节面上,易产生多部位骨折。分析结果可为人体颈部损伤的预防、诊断和治疗提供理论依据。

基于有限元的汽车轻量化车身防追尾碰撞仿真

为了提高汽车轻量化车身设计中防碰撞效能,提出基于有限元的汽车轻量化车身防追尾碰撞参数辨识模型,实现车身防追尾碰撞模型设计。分析碰撞动力学模型和力学参数,构建汽车轻量化车身追尾碰撞的动力学模型,在车辆概念模型中采用三自由度弹簧拉力测量方法进行车身碰撞的力学参数模拟,采用车辆与吸能元件的集中质量模拟方法进行碰撞过程中的有限元分析,运用静力弹塑性分析方法建立汽车轻量化车身防追尾碰撞的损伤控制模型。仿真结果表明,上述方法能有效模拟汽车轻量化车身追尾碰撞的力学过程,通过冲击动力学的参数准确估计,指导汽车轻量化车身的优化设计。

汽车低速追尾碰撞中人体颈部伤害及保护系统研究

在MADYMO软件中使用BioRID II后碰撞假人建立追尾碰撞模型,分析了头枕位置和倾角参数对汽车发生追尾碰撞时头颈部动力学的影响,并使用颈部损伤准则值NIC和Nkm来评估颈部损伤的风险。仿真结果表明这些因素对颈部的动力学响应有着重要影响,高而且靠近头部,并且有适当增大倾角的头枕,有助于减小颈部的损伤。

农用拖车尾部防钻装置设计及模态分析

基于农用拖车尾部结构特点,结合乘用车的外形尺寸、事故车辆的碰撞速度等参数,通过对碰撞力及碰撞能量的计算,设计了农用拖车尾部的防钻装置,此装置所设计的双层螺栓剪切装置可以在碰撞发生时通过变形及断裂,吸收车辆碰撞时所产生的能量,避免乘用车钻入农用拖车造成人员伤亡。为检验防钻装置与农用拖车的系统匹配性,在Pro/E中建立该装置的三维实体模型,应用ANSYS有限元分析软件对其进行振动响应特性分析,计算了自由状态下该防钻装置的固有频率,通过对模态分析的10阶模态振型图的分析,得知该防钻装置与农用拖车无共振现象,为实际模态试验提供了参考和依据。

后碰撞中人体颈部动力学响应的有限元分析

为了得到人体颈部在后碰撞中的动力学响应数据,细化完善了先前建立并验证的符合中国人特征且具有较高逼真度的C1-T1全颈椎有限元生物力学模型,模型由椎骨、椎间盘(髓核、纤维环及软骨终板)、韧带和肌肉构成,用六面体实体单元、梁单元和索单元进行模拟,其材料分别定义为线弹性、粘弹性和索。用后碰撞志愿者实验数据对模型进行仿真,得到各椎骨间相对转角,软组织的等效应力曲线。后碰撞过程中颈部形成S形曲线、C形曲线,各软组织应力曲线峰值均发生于最大S形曲线、C形曲线出现阶段,最大相对转角及各软组织最大应力主要发生在C7-T1。后碰撞中过度伸展易导致颈部损伤。有限元仿真有助于理解颈部运动学及其损伤机制。