儿童约束系统动态仿真研究及初步参数分析

本文利用MADYMO软件建立包含P系列儿童假人、一款国产汽车用儿童座椅和试验台车的儿童乘员约束系统的计算机仿真模型,并模拟了ECE-R44法规规定的正面碰撞台车试验环境。通过与对应产品的台车碰撞试验结果对比,对该模型有效性进行了验证。同时,在已验证模型的基础上,对儿童座椅及台车试验系统设计参数对儿童乘员响应的影响进行了分析,结果表明儿童座椅的摩擦系数、成人安全带刚度、儿童座椅安全带定位孔孔位置对儿童乘员在正面碰撞中的响应影响较大,通过适当的儿童约束系统设计可以降低儿童乘员在碰撞事故中的受伤几率。     

汽车正撞时后排座椅安全性的CAE分析与改进设计

构建了带假人和安全带等约束系统的汽车后排座椅骨架的多刚体和有限元耦合计算模型,根据欧洲座椅法规ECER17的规定,模拟正面碰撞后排座椅安全性台车试验,对座椅骨架冲击强度和假人动态响应等进行了CAE分析.根据分析结果提出改进方案,并进行相应的仿真和试验验证.     

ISOFIX型儿童座椅正面碰撞台车试验的有限元仿真

建立了ISOFIX型儿童座椅的有限元模型,并应用HybridⅢ3岁儿童假人有限元模型,建立了ISOFIX型儿童座椅正面碰撞台车试验的有限元模型,进行了仿真,对比分析了台车试验与有限元仿真的假人动态举动,头部、胸部和髋部的合成加速度波形及假人伤害值.接着用有限元模型对儿童座椅上拉带限力效果进行了评价.结果表明,有限元模型仿真结果与试验结果基本吻合,假人伤害值均在法规指标值以内.上拉带限力虽使头部最大前向移动量有所增加,但仍远小于指标值,且其他伤害值都有不同程度的降低.     

儿童约束系统正碰台车试验对比研究

介绍了儿童约束系统的分类、安装使用以及误用类型。基于《机动车儿童乘员用约束系统》强制性国家标准,对市场上较常见的适用于儿童的三款不同品牌、不同安装方式的前向式儿童座椅进行了正面碰撞台车对比试验,并研究了误用情况下对儿童损伤的影响。结果表明,由ISOFIX和座椅支撑安装的儿童座椅对儿童的保护效果最优;而受拉带自身延伸率及安装的座椅头枕和靠背泡沫压缩的影响,由ISOFIX和top tether安装的儿童座椅对儿童的保护效果比单纯由成人安全带安装的效果差;误用儿童座椅肩带将降低儿童座椅对儿童乘员的保护性能。     

基于有限元-多刚体耦合方法的儿童座椅结构改进

对某反向安装儿童安全座椅的结构进行了改进设计。采用有限元-多刚体耦合的方法,依据欧洲经济委员会(ECE)的法规R44的要求,建立了改进前后的儿童安全座椅正面碰撞台车试验模型,并进行了模型验证。完成了改进后的儿童安全座椅结构正面台车碰撞实验。仿真结果表明:座椅改进后的儿童假人头部综合加速度峰值约降低15 g;胸部综合加速度超过55 g的时间缩短为2 ms;胸部垂向加速度超过30 g的时间约为2.4 ms。台车试验结果与仿真结果一致,胸部综合加速度超过55 g的时间缩短为1.7 ms;胸部垂向加速度超过30 g的时间约为2.85 ms,且台车实验中座椅结构未产生明显破坏。     

基于正碰台车试验的座椅子系统安全性能研究

为了探究座椅子系统正面碰撞台车试验的影响因素,在建立某商用车双人副驾驶座椅有限元模型的基础上,应用HybridⅢ第50百分位假人,搭建了座椅子系统正面碰撞台车试验的分析模型,用台车试验对仿真模型进行了验证。通过正交试验法,系统地研究了安全带初始拉出量,假人与安全带、假人与坐垫、假人与地板、安全带与肩部滑环、安全带与腰部滑环的摩擦因数对假人H点前移量、下潜量的影响。结果表明,安全带初始拉出量、假人与坐垫的摩擦因数对试验结果影响显著。     

主动式座椅参数对其正面碰撞乘员保护性能影响的研究

本文旨在研究正面碰撞中座椅参数对乘员保护效果的影响。首先依据某一轿车副驾驶员座椅相关尺寸设计了简化的台车约束系统试验装置,建立了带Hybrid III 50th假人的约束系统有限元仿真模型,并通过台车试验验证了其有效性。接着采用最优拉丁方试验设计和Kriging模型,对座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角和靠背倾角等4个参数进行了优化。确定了正面碰撞时座椅的最佳参数:座椅从中间位置向后移动111.5mm、坐垫高度56.99mm、坐垫倾角22.76°、靠背倾角29.33°。最后,基于座椅最佳参数再次进行仿真的结果,加权损伤指标降低了15.77%。     

基于ECE R129法规的儿童座椅侧面碰撞台车试验系统

根据欧洲经济委员会(ECE)推出的R129法规中儿童座椅侧面碰撞保护性能的要求,建立了侧面碰撞台车试验系统。用已有后向碰撞波形发生装置,组合了后向碰撞聚氨酯管、橄榄头、台车初速度,调试波形,实现了侧面碰撞所需的速度波形。按照该法规,设计台车座椅和门板系统,进行Q系列3岁假人模型的侧面碰撞试验,测量了假人头部、胸部损伤,分析了座椅与门板相对速度曲线和碰撞过程的高速摄影图像。结果表明:速度波形符合该法规要求,台车座椅和门板系统位置准确、结构稳定。因而,该台车试验系统,能满足该法规要求,进行侧面碰撞试验。     

集成式汽车儿童安全座椅的设计与仿真

提出了一种新型集成式汽车儿童安全座椅.该座椅位于汽车后排中间位置,增高座垫的高度可根据儿童身高无级调节.相对于常规使用的附加式儿童安全座椅,该座椅无须安装,避免了儿童座椅的误用.利用MADYMO软件建立了该装置调整到不同高度的仿真模型,研究了3岁、6岁和10岁儿童假人正面碰撞时的响应,并通过对6岁假人的碰撞仿真分析,得出其关键设计参数.仿真结果表明,所设计的集成式座椅能够在正面碰撞中对3岁到10岁的儿童提供有效的保护.     

基于Kriging模型的座椅子系统安全性能优化研究

本文旨在研究在正面碰撞中起乘员保护作用的座椅子系统的参数优化。首先搭建某商用车主驾驶员座椅子系统正撞台车试验的仿真模型,并经台车试验验证。然后结合最优拉丁超立方试验设计,对11个设计参数进行灵敏度分析并挑选出6个相对最敏感的参数,构造了基于敏感参数的Kriging模型,分析了正面碰撞时座椅参数对乘员保护效果的影响。最后以假人H点的前移量和下潜量最小为目标,采用NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。结果表明:优化后假人H点的前移量下降了2.98%,下潜量性能降低了10.47%,优化效果明显。     

跨组别前向式儿童约束系统动态性能仿真研究

目前保护儿童乘员的主要方法就是推行儿童约束系统的使用。当前市场上的儿童约束系统多为跨组别的,这类产品在经济性和使用便利性方面有较大优势,但在动态性能方面却没有单一组别产品理想。结合某款跨组别前向式儿童约束系统的正面碰撞台车试验来验证利用MADYMO软件为其建立的仿真模型。以此为基础,对儿童约束系统在不同组别模式下正面碰撞的动态性能进行分析,找出其中的关键因素,再通过参数优化使其性能达到较为理想的效果,为儿童约束系统的优化设计提供一定的依据。     

汽车正面碰撞后排小体位假人伤害研究及优化

提出了一种相应的伤害优化方案,基于 C-NACP正面碰撞工况搭建碰撞分析模型,同时通过与正面 100% 重叠刚性壁障碰撞试验的 Hybrid Ⅱ 5th女性假人试验数据进行对比来验证模型的可靠性。基于对标结果进行优化设计,对比分析不同优化方案对乘员安全性的影响趋势。确定优化方案,即增加碰撞锁止锁舌、线性预紧器配置,增加座椅刚度,调整安全带限力值。与原始方案相比,在碰撞过程中后排女性假人总体得分提升84%。根据C-NCAP星级评定规程,此后排女性假人得分高于94%,成绩优秀,验证了方案的有效性,可为后排小体位假人伤害的优化研究提供参考。     

不同座椅安装方向下Q3损伤研究

针对目前儿童保护不足的问题,本文分析了10款轿车在50km/h的正面100％重叠刚性壁障碰撞试验中Q3儿童假人的损伤情况,同时比较了儿童座椅在前向安装以及后向安装下儿童的损伤情况,依据C-NCAP(2021)中的评价项对儿童假人的头部、颈部、胸部进行分析.结果表明,在儿童座椅后向安装的情况下,儿童头部、颈部、胸部的损伤...     

自动驾驶汽车中乘员在不同座椅朝向下的损伤风险及规避策略

在高度自动化车辆（Highly Automated Vehicle，HAV）中，由于不再需要驾驶人，乘客之间可以实现面对面的交流，这给车辆座椅的布置提供了更大的灵活性。为提高HAV的碰撞安全性，提出使用旋转座椅来改变人体朝向与碰撞方向相对位置的规避策略，其基本思路是在碰撞发生前通过主动改变座椅朝向来降低乘员损伤。首先，利用尸体试验数据对所建立的碰撞模型进行验证；然后，基于4种不同的座椅朝向，利用THUMS^TM人体模型进行初始速度为56 km·h^-1的正面碰撞模拟试验，以确定相对安全的座椅朝向位置；最后，预测座椅旋转过程本身以及旋转至某位置后发生碰撞的乘员损伤风险。在静态正面碰撞中，选择0°、90°、135°和180°四种不同的座椅朝向进行乘员损伤预测和比较，结果表明180°朝向时的乘员损伤风险最小。在此基础上，模拟了200 ms内将座椅旋转±45°和±90°，以及分别在0 ms和100 ms时间延迟后引入碰撞的试验过程。研究结果表明：200 ms能够将乘员旋转±45°和±90°而不引起额外的人体损伤，并且在无时间延迟时，旋转至背对碰撞方向的乘员损伤，比正面碰撞中0°、90°和135°座椅朝向的乘员损伤更低，证明了该损伤风险规避策略的有效性。     

汽车座椅滑车碰撞有限元分析与试验研究

对汽车座椅进行了滑车碰撞试验，根据试验数据建立了汽车座椅滑车碰撞动态特性仿真模型，采用PAM—CRASH软件进行了仿真分析。仿真与试验结果对比表明，各测点的试验应力与仿真应力曲线很接近．所建立的有限元模型是正确的，可以有效指导汽车座椅的设计并提高设计效率。     

人性化儿童安全座椅改良途径研究

在许多交通事故中,如果有安全座椅的保护,儿童可以避免死亡或受伤。家长们现在也意识到了安全座椅的重要性,但目前儿童安全座椅实际使用率却很低,这与儿童座椅本身的人性化设计有关。为了提高儿童安全座椅的舒适性和趣味性,文章从儿童身心特点出发,对儿童座椅造型、材料、功能方面的改良途径进行了探讨,提出了通过造型与材料的完美结合来实现座椅怀抱式感觉,增加趣味组件实现座椅趣味化,使用网络技术+智慧硬件实现座椅感知功能、交互功能等人性化改良途径。     

基于碰撞安全性的铝合金吸能盒轻量优化

本文中以一种匹配碳纤维复合材料保险杠防撞梁的吸能盒为研究对象,通过试验设计优化,获得吸能盒最佳锥角和溃缩孔的直径及其排列;然后采用拉丁超立方抽样和基于Kriging代理模型加点策略的多目标粒子群优化算法对吸能盒厚度进行多目标优化.优化后不仅吸能盒吸能量大幅提升,且吸能盒质量明显下降.刚性壁100％重叠率正面碰撞和25％...     

儿童座椅正确使用和误使用的正面碰撞台车试验仿真

建立了带正确使用条件的4种类型儿童座椅(利用车辆座椅安全带锚固的5点式背带型、护板型和着衣型及采用ISOFIX锚固的5点式背带型)正面碰撞台车试验有限元仿真模型,并分别进行仿真和试验校验.接着采用同样的有限元模型进行误使用条件下的仿真分析.结果表明,4种类型儿童座椅在误使用情形下的假人伤害值都比正确使用情形时大;而采用ISOFIX锚同的5点式背带型儿童座椅的保护性能比其他3种类型更优越.