论文部分内容阅读
我国汽车安全技术标准《GB 11551-2014汽车正面碰撞的乘员保护》主要参考欧洲颁布的ECER9400(Economic Commission of Europe)法规,汽车正面碰撞试验中使用的试验假人仍然是HybridⅢ系列假人,该系列假人代表西方人体几何尺寸。由于中西方人体几何测量学尺寸存在一定差异,真实事故中,中国乘员的乘坐位置相对于西方乘员的乘坐位置要靠前,从而有可能增加中国乘员伤害风险。研究中西方乘员在碰撞过程中损伤差异,对提高我国汽车乘员约束系统安全性具有重要意义。本文首先通过收集相关文献,获得中西方50百分位男性人体测量学尺寸,其中中国人体测量学尺寸来自CNIS(China National Institute Standardization)数据库,西方人体测量学尺寸来自CAESAR(Civilian American and European Surface Anthropometry Resource)数据库。分别从两个尺寸数据库中选择20个重要的人体部位尺寸,并计算得出缩放因子。以丰田汽车公司和丰田中央研究院联合开发的THUMS(AM50)(Total Human Model for Safety)人体有限元模型为基准模型,利用比例缩放的方法对其进行缩放。建立了代表中国50百分位男性尺寸的人体有限元模型。其次,基于法国斯特拉斯堡大学和戴姆勒联合开发的SUFEHNM(Strasbourg University Finite Element Head Neck Model)头颈模型的颈部损伤评价方法,对有限元后处理软件Dynasaur进行二次开发,建立了THUMS人体有限元模型颈部损伤评价指标。最后,将中西方50百分位男性人体有限元模型分别与一款梅赛德斯奔驰中级轿车的台车有限元模型进行结合,建立正面碰撞仿真分析平台,利用有限元计算软件LS-Dyna对其进行仿真分析计算,得出仿真分析结果。利用有限元后处理软件Dynasaur,对仿真分析结果进行后处理,分析对比了中西方50百分位男性人体头部、胸部、四肢、器官、韧带及颈部动态响应和损伤差异。研究结果表明在正面碰撞过程中,西方乘员头部与胸部损伤风险明显大于中国乘员,中西方乘员四肢、器官及韧带损伤无明显差异。中西方乘员由剪切力Fx导致的颈部损伤风险基本一致。而由轴向力Fz和弯矩My导致的颈部损伤风险,西方乘员均明显大于中国乘员。