某车型正面角度碰撞中未佩戴安全带情况下的假人伤害试验研究

对某款乘用车进行了FMVSS 208正面角度碰撞不佩戴安全带试验,通过对前排乘员试验结果进行比较分析,指出该种碰撞形态下的各性能指标值特点,颈部、小腿受到的伤害较小,头部、胸部以及膝部会受到较大的伤害。所以,在现实事故中,若是乘用车以一定角度撞向建筑物或车辆,头部、胸部及膝部应是救治或检查过程中的重点关注部位。

基于组合近似模型的可靠性优化方法在行人柔性腿型碰撞中应用研究

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高保险杠结构的柔性腿型保护功能,结合试验设计技术、组合近似建模技术、多目标优化算法和可靠性分析方法,以行人腿部的伤害值最低为优化目标,对车辆前端结构参数进行可靠性优化设计并对优化结果进行试验验证。研究结果表明:优化后的车辆前端结构与原设计相比,行人柔性腿型保护功能得到明显提高,为车辆前端结构的设计与开发提供有效的参考。

考虑稳健性的汽车结构耐撞性优化设计

本文中基于C-NCAP中40%重叠度的偏置碰撞工况对某轿车进行结构耐撞性优化。为提高输出响应的预测精度,使用基于粒子群算法优化的支持向量回归模型来拟合设计变量与输出响应之间的关系,并利用非支配排序多目标遗传算法Ⅱ获得该优化问题的Pareto前沿。在确定性优化的基础上,并考虑产品性能在不确定因素影响下的波动,对其进行稳健性优化设计。最后,对优化结果进行有限元仿真验证。结果表明:优化后,结构质量减轻,耐撞性能明显提升,同时保障了稳定的产品性能。

正面碰撞试验中坐垫刚度均匀性对乘员伤害影响研究

为提高汽车座椅坐垫的安全性,对坐垫刚度前后一致和前高后低的两款座椅进行了台车试验研究,结果表明,坐垫刚度前高后低将会造成乘员骨盆发生"二次碰撞",导致乘员的胸部加速度幅值和压缩变形量增高,颈部张力增大,同时带来安全气囊触底风险,最终造成乘员上半身的伤害相应加重。因此在选配座椅时,应尽可能选择坐垫前、后刚度接近的座椅。

正面碰撞试验中Q3假人胸部加速度异常问题研究

为了研究Q3假人在正面碰撞试验中胸部加速度曲线存在异常尖峰的原因,对假人胸部结构进行了探讨,并开展了静态试验研究,同时,运用头部和颈部数据间的关联性对某次典型试验结果进行了综合分析,研究结果表明,当前Q3假人胸部上端阶梯式结构为设计缺陷,假人下颌与胸部上端碰撞时,胸部加速度曲线易产生异常尖峰,影响评价,应参照Q6假人胸部结构进行完善。

正碰中假人小腿y向弯矩与x向剪切力间的关联性研究

为了降低假人小腿试验数据分析的复杂性,通过静压试验、动态冲击试验、台车试验对小腿y向弯矩与x向剪切力的关联性进行了研究。结果表明,在正面全宽碰撞试验中,二者存在稳定的关联关系:当作用点在小腿上端时,上端弯矩与下端剪切力关系成立,小腿运动时,力臂为上、下载荷传感器距离的一半,即0.12 m,小腿与仪表板挤压相对静止时,力臂通常为0.15 m;当作用点在前脚掌心时,小腿下端弯矩与上端剪切力关系成立,力臂为约0.24 m。

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。

DAB开发和检验中线性冲击试验应用研究

正面碰撞试验中,利用假人头部加速度与颈部约束力间的关系,提取出安全气囊作用下假人头部x向加速度,并通过积分加速度得到安全气囊对头部x向的降速,进而推导出安全气囊x向所吸收碰撞能量。线性冲击试验中安全气囊对冲击头吸能过程与正面碰撞试验中x向安全气囊吸能过程表现一致,能够很好反映安全气囊对头部的保护作用。研究指出,在基础碰撞试验前,可以通过线性冲击试验确认及优化驾驶员侧安全气囊(DAB);在DAB开发过程中,线性冲击试验可以取代大量台车试验检验DAB的保护性能。同时也指出,在DAB检验过程中,线性冲击试验可以取代静态展开试验和压力容器试验,进一步增强对DAB保护性能的检测。

正面台车碰撞试验标定试验评价准则研究

为研究正面台车标定试验评价准则,分析正面碰撞试验中驾驶员侧假人头部x向外力作用加速度axh和胸部z向加速度azc,指出axh和azc全面反映了转向机构、安全气囊、安全带的作用效果,积分得到的对应速度vzc和vxh可以作为评价准则基础。通过对当前台车试验中存在的问题进行探讨,对编号T006的台车标定试验结果进行研究,得出台车标定试验评价准则:在假人头部回弹之前,v′xh处于所复现实车的vxh±1m/s范围内;假人胸部运动在C阶段之前,v′zc处于vzc±0.22m/s范围内时,台车标定结果满足要求。该准则对仿真对标也具有指导意义。

正面碰撞试验中女性假人胸部刚度的研究与应用

通过对女性假人胸部标定试验的研究,得出假人胸部可看作弹性结构,在指定的条件下,具有特定的刚度。在50km/h正面碰撞试验中,在普通安全带及限力式安全带作用下女性假人胸部刚度约为160kN/m。在约束系统开发中对女性假人胸部刚度的特性应用进行研究,得出在后排约束系统开发中,可以以女性假人胸部刚度达到160kN/m为开发目标之一。为达到此目标,对坐垫表面刚度和安全带固定点的位置等进行优化,提高开发效率。

基于女性假人胸部伤害的后排安全带固定点位置

通过对后排安全带各固定点位置变化对女性假人胸部伤害的影响进行研究,指出提高试验中女性假人胸部刚度来降低对假人胸部的伤害,安全带D环安装在C柱上好于安装在靠背后方、在C柱上靠前位置好于靠后位置,短带扣好于长带扣,带扣安装点靠前好于安装点靠后,安全带固定点靠后好于靠前。

AEB制动下主动安全带对乘员胸部损伤的影响

为了研究在制动紧急制动系统(AEB)作用下,集成主动预紧式安全带(Integrated Active Pre-tensioning Seatbelt,IAPS)主动预紧对事故中乘员胸部伤害产生的影响,针对某款车型进行了2次模拟AEB制动功能的滑台试验。试验中,滑台由64 km/h通过模拟AEB制动降至50 km/h后进行正面碰撞。2次试验中,一次用普通安全带,一次用IAPS。研究结果表明:碰撞前,AEB制动导致乘员发生前移及上躯干前倾,而IAPS能够使乘员保持原有姿态。但躯干前倾,安全带碰撞中预紧会对乘员肩部产生向下按压作用,IAPS作用后导致事故中安全带按压作用丧失,碰撞后期乘员胸部前扑幅度加大,胸部刚度下降。在AEB制动下,IAPS作用改变安全带肩带合力作用方向,在当前试验条件下,存在加重乘员胸部伤害风险。

温度变化对HⅢ-50%假人胸部位移的影响

为了研究温度对HⅢ-50%胸部位移的影响,在不同温度下,分别进行了2组假人胸部标定及实车碰撞对比试验。试验结果显示,假人在环境温度下存储较长时间(5 h)后,胸腔温度才和肋骨的真实温度接近。温度变化可以改变假人胸部刚度,导致胸部位移的变化。假人胸部刚度自身存在差异,温度对每个假人胸部位移变化量的影响也不同,每变化1℃对胸部位移产生的影响在1.15 mm左右。胸部刚度的稳定性导致胸部位移产生的偏差占50%左右。因此,在碰撞试验中,应该全流程严格控制环境温度以满足法规要求。假人胸部位移数据产生偏差时,应考虑假人胸部刚度稳定性和温度两个因素。

基于Euro-NCAP评价规程行人柔性腿型碰撞试验

为了减少行人小腿碰撞伤害,参考2014年版的欧盟新车评价规程(Euro-NCAP),对某车型进行柔性腿型(Flex-PLI)碰撞试验;评估了行人小腿碰撞得分,以此来分析影响胫骨伤害及膝部伤害的关键因素。结果表明:车辆前端与胫骨接触位置结构刚度对胫骨弯矩值影响较大;膝部韧带伸长量与膝关节上部及下部相对运动有关。因此设计时,应避免因车辆前端结构刚度过强导致胫骨弯矩超标准;应通过调整膝关节上部及下部侵入量来改善膝部韧带伸长量。这些结论,可为改进车辆前端设计提供参考。

偏置碰撞中驾驶员假人脚掌翻转对小腿伤害的影响

针对左舵和右舵两款车型正面偏置碰撞试验中驾驶员假人左小腿下端所受伤害进行了研究,对造成脚掌翻转的影响因素进行了分析。结果表明,搁脚板向内侵入将会造成假人左脚掌上翻,车体转动将会造成假人脚掌外(内)翻,当假人脚掌翻转超过踝关节损伤容限时,将导致假人小腿伤害加重。指出,搁脚板的设计和布置应充分考虑碰撞时对脚掌翻转的影响,要保证前防撞梁的完整性和抗撞击性;规划传力路径时,要保证左、右B柱下速度差值小于2 m/s。

基于PSO-SVR近似模型的乘员约束系统稳健性优化

综合运用近似模型参数优化技术和稳健性优化方法对汽车乘员约束系统进行优化。通过全局灵敏度分析,选出对加权伤害准则(weighted injury criterion,WIC)影响大的参数;采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量回归(SVR)模型参数和核函数参数进行优化,建立高精度的PSO-SVR近似模型;在确定性优化的基础上进行基于蒙特卡罗抽样的稳健性优化。结果表明:优化后乘员约束系统性能得到明显提升且兼顾了稳健性。

正面偏置碰撞中座椅刚度低对假人小腿伤害的影响

为研究汽车座椅刚度对假人运动姿态、假人小腿伤害的影响,对某款左舵车正面偏置碰撞试验的数据和录像进行了分析,发现在碰撞过程中,当座椅刚度低导致假人产生下潜趋势时,将增加假人脚掌发生侧翻(内翻或外翻)的可能性,致使假人小腿下部TI值失分。结合该车座椅的台车试验结果,对座椅轨道结构和材料进行了优化。结果表明,提高座椅刚度后假人下潜趋势消失,假人脚掌不再发生侧翻,假人小腿下部的TI值降低了26%,达到标准要求。

侧面碰撞后排SID-Ⅱs假人骨盆合力的改进

通过建立侧面碰撞台车试验能力,进行侧面台车试验,对某款车后排SID-IIs假人骨盆合力进行了改进。改进后,SID-IIs假人骨盆合力幅值由4.8 kN降至2.8 kN,远远小于C-NCAP指定的最高性能限值3.5 kN。得出结论,针对后排乘员骨盆伤害的改进,可以通过侧面碰撞台车试验进行;为了保证侧面碰撞乘员骨盆得到良好的保护,在骨盆接触部位的内饰板与其内部的钣金结构之间最好保证40 mm以上的间隔,并填充泡沫块。

Euro NCAP中方向盘接触主观评价方法的改进

通过对正面偏置碰撞试验中车体反弹旋转对假人胸部运动姿态影响的分析,以及运用插补法对胸部x向加速度axc曲线产生冲击的原因进行探讨,研究了Euro NCAP中方向盘接触的主观评价方法。结果表明,车体反弹过程中,假人胸部axc曲线常常会出现第2个波峰,在两峰之间进行插补修整,如果曲线过渡平滑,确认波谷因车体旋转产生,可以排除方向盘接触胸部。在进行方向盘接触主观评价时,运用反弹-插补法进行评价可以提高主观评价的客观性。

基于多目标可靠性优化的骡车车身耐撞性及轻量化设计

以正面40%重叠可变形壁障碰撞为例,采用试验设计、RBF近似模型和多目标可靠性分析方法,对车身结构参数进行多目标可靠性优化。结果表明:优化后的车身结构满足耐撞性和轻量化要求,同时提高了结构可靠性,为车身结构设计提供了有效的参考。