含人体模型的轿车正面碰撞计算机仿真分析

以某车型轿车为对象建立了整车有限元模型,然后在此基础上集成了包括假人,安全带的乘员约束系统的有限元模型.按国家标准正面碰撞乘员保护的设计规则规定的试验条件,对整个集成系统进行了正面碰撞的数值模拟和分析,求解出了整车的位移、速度、加速度、能量及人体模型的伤害值,实现了对该车正面碰撞过程及碰撞性能的较全面且较可靠的评价.     

面向年龄和车辆前部差异的行人下肢交通损伤

行人的交通损伤多发生在下肢且损伤程度与车辆前部外形相关。为揭示车辆前端结构造成行人下肢损伤的差异成因并确定此类损伤的机理,根据中国人体特征和骨骼材料特性建立了不同年龄的下肢模型,并结合车辆前部结构特征模拟了正面碰撞,分析了年龄、车辆前部结构与下肢损伤的定量关系。结果表明,年龄差异会造成显著的关节损伤差异;汽车前围结构影响行人下肢损伤的部位,且较小的离地间隙和较宽的前围造成的下肢损伤较小。     

正面碰撞车身加速度对乘员腿部损伤的影响

以某车型乘员侧大腿损伤为研究对象,运用该车型的LS-Dyna仿真模型,研究不同车身加速度波形下腿部损伤的差异。结果表明：通过提高一阶加速度和降低二阶加速度,能够明显改变骨盆前移量,降低大腿压缩力;车身加速度的变化直接影响着乘员的运动,从而影响着腿部的损伤。     

基于AEMDB试验的不同假人损伤性能研究

2015版欧洲新车评价规程(Euro NCAP)侧碰和侧面柱碰试验中,将WorldSID 50th代替ES2假人进行评价新车的被动安全性能。为了研究WorldSID 50th假人和ES2假人的不同响应特性,提出了假人损伤百分比的概念,并对两种假人进行了假人部件位置的对应关系,随后进行了某个车型2次实车侧面碰撞试验进行对比分析,所有试验设置均是按照Euro NCAP侧碰试验要求进行的。结果表明:在车门侵入速率一致的前提下中,ES2假人的头部、胸部和腹部比WorldSID50th假人的损伤值要高,ES2假人骨盆损伤值要比WorldSID 50th假人低。     

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。     

基于中国人体特征的正面碰撞假人的开发策略探讨

采用计算机仿真方法探讨了在现有Hybrid Ⅲ假人基础上通过较少的改变来开发符合中国人体特征的假人的可行性。根据比例缩放方法建立了整体符合中国50百分位人体的假人有限元模型。考虑到中美两国人体最大差异在于四肢,且躯干全部缩放后加工难度较大,故建立了以美国人体特征为基础仅缩放假人四肢和调整部分躯干部件的假人模型,同时,改变假人的材料参数得到了另外一个假人模型。对以上三个假人模型进行碰撞仿真,结果表明,改变假人的材料参数对其碰撞响应的影响很小,而缩放假人外形尺寸对其碰撞响应影响较大,且结果显示缩放假人四肢并调整部分躯干部件的假人与缩放全体段假人的动态响应基本吻合。因此,采用部分缩放的方法来开发中国假人是可行的。     

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。     

离位工况下侧面气囊展开对Hybrid Ⅲ 3儿童假人损伤的研究

为减少侧面碰撞中乘员的伤害,侧面气囊越来越普及到汽车的安全系统当中,但侧面气囊的展开会对离位工况的乘员造成伤害。研究了在离位工况下侧面气囊的展开对乘员的伤害,并制定了相关的测试要求。根据该要求,对Hybrid Ⅲ 3儿童假人进行了4种离位工况的侧面气囊展开试验和评价。根据试验结果,对4种工况下Hybrid Ⅲ 3岁儿童假人的参考损伤值进行了分析。结果表明:Hybrid Ⅲ 3儿童假人前朝向坐姿头部受到SAB和和CAB的共同作用,造成其HIC值在4种工况中最高;平躺座椅工况中颈部受到SAB的作用,Nij值达到最大;头部靠近扶手的工况中颈部的拉伸力最大;后朝向试验工况中假人未受到其他相关约束,在CAB和SAB展开作用于假人的胸部时,假人会沿着展开的方向运动,但对胸部伤害不明显。研究结果为优化试验次数提供参考,从而实现减少开发成本和缩短开发周期。     

UN R129侧碰数值模拟的3岁儿童损伤风险研究

根据联合国欧洲经济委员会制定的UN R129法规儿童约束系统（CRS）台车侧面碰撞条件,提出了2种台车侧面碰撞仿真试验方法,并验证了其可行性。基于该试验方法,采用Q3儿童假人,建立3种不同CRS（五点式-成人安全带固定（三点式CRS）,五点式-ISOFIX固定,前护板型-成人安全带固定）的侧面碰撞数值分析模型。分析了儿童乘员的运动学响应和头、颈部及胸部的损伤物理参数。结果显示：儿童乘员在不同类型的CRS中的运动学响应不同。ISOFIX固定条件下儿童头部损伤风险较大,除三点式CRS约束条件下的儿童乘员损伤物理参数接近耐受极限值外,其他2种工况下的儿童乘员的胸部合成加速度（3ms）和上颈部弯矩值均超过儿童乘员耐受极限值,可见在侧面碰撞中儿童乘员的胸部和颈部损伤风险较大。