电动二轮车侧倾角对骑车人头部损伤影响研究

为研究电动二轮车侧面与运动型多功能车(SUV)前部碰撞中骑车人头部损伤,从国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中筛选一起案例,利用MADYMO软件建立并验证SUV与电动二轮车的多刚体模型。在此基础上进行计算机仿真试验,研究不同电动二轮车车身侧倾角、SUV车速、电动二轮车车速对骑车人头部损伤的影响。结果表明:骑车人头部损伤随电动二轮车车身侧倾角的增大先增大后减小,头部初始碰撞时刻随电动二轮车车身侧倾角的增大而增大,随SUV与电动二轮车车速增大而减小。     

汽车与摩托车碰撞事故中骑车人头部损伤研究

为研究摩托车骑车人与汽车碰撞后的动力学响应规律,基于国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的一个真实案例,利用PC-Crash软件建立摩托车与汽车前部成90°的碰撞模型,在此基础上,开展仿真模拟试验,研究骑车人坐姿和车速对摩托车骑车人头部损伤的影响。结果表明:轿车车速一定时,骑车人头部损伤指标(HIC)值随骑车人坐姿|θ|增大而增大;骑车人头部与轿车开始碰撞的时刻随骑车人坐姿|θ|增大而来得早。摩托车车速一定时,骑车人HIC值随骑车人坐姿|θ|增加而增加;骑车人头部与轿车开始碰撞的时刻随骑车人坐姿|θ|增加而来得早。     

男性行人与SUV正碰后的运动形态及损伤研究

为降低人车正面碰撞事故中男性行人的损伤程度,利用放缩法建立我国50百分位男性身高168.5cm,体质量为50.5、65.5、75.5、80.5 kg等4种体型的男性行人模型;在MADYMO仿真分析环境中建立上述不同体型的男性行人与运动型多功能车(SUV)在不同碰撞速度、不同最大制动减速度下的正面碰撞模型,开展仿真试验,研究碰撞后男性行人运动形态和头部损伤情况。结果表明:碰撞车速决定碰撞后男性行人运动形态,且显著影响男性行人头部损伤来源;碰撞车速为30～80 km/h,男性行人头部损伤主要是与地面碰撞所致;碰撞车速大于90 km/h,男性行人头部损伤主要是与SUV碰撞所致;男性行人体型越肥胖,与SUV碰撞所致的头部伤害指标值(HIC)越小;最大制动减速度越大,男性行人与SUV碰撞所致的头部HIC值越小,头部与SUV碰撞时刻越晚。     

轿车斜角碰撞后排左侧乘员损伤仿真研究

为降低后排左侧乘员在轿车60°斜角碰撞刚性壁障时的损伤程度,利用Presys建立有限元轿车、刚性障碍壁和假人整体模型,经Ls-Dyna求解计算后用Presys有限元软件分析30、40、50 km/h车速下的后排左侧乘员损伤情况。结果表明:随着碰撞车速的增高后排左侧假人头部加速度和颈部受力增大;碰撞车速为40 km/h时假人头部Y轴加速度比其他2种碰撞车速大;假人胸部加速度及加速度增幅随着碰撞车速的增加而增大。     

汽车正面碰撞中驾驶人坐姿对其损伤影响研究

为研究汽车正面碰撞时驾驶人坐姿对其损伤的影响,根据实车碰撞试验数据,建立车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统的MADYMO仿真模型,并予以验证。利用仿真模型开展车速为56 km/h的100%正面碰撞试验,将假人定位并调整其参数,分析驾驶人碰撞前的8种典型姿态对其碰撞后损伤风险的影响,并对比头部损伤值(HIC)、胸部连续3 ms损伤值、胸部压缩量以及颈部、腿部的受力情况。结果表明,碰撞时驾驶人的坐姿对身体各个区域的损伤风险有较大影响;驾驶人碰撞时的纵向位置对其损伤风险影响最显著。     

基于车-车碰撞仿真的驾乘人员损伤差异影响因素

为了解车-车碰撞事故中驾乘人员损伤差异影响因素,首先运用PC-Crash软件再现一例真实交通事故,通过分析面包车驾驶员的运动学及损伤响应,验证了其仿真车内乘员损伤的有效性,然后设计了包含6组车速、12个碰撞位置的72次试验,并通过仿真获得人体损伤数据,利用作图法分析所得数据.结果表明:当且仅当车速大于等于50 km/h时,驾乘人员头、胸、腿等部位的损伤才会出现明显差异,且差异程度随碰撞车速增加而增大;当车速大于50 km/h且碰撞位置在被撞车辆左侧或右侧前方时,驾乘人员各部位损伤差异最明显,其中又以腿部损伤最为突出,且靠近撞击侧乘员的损伤更严重.研究成果将为更好地利用损伤认定驾乘关系提供支持.     

行人与不同车型车碰撞事故中头部损伤来源

为更好地了解行人与不同车型车碰撞事故中头部损伤来源,选取轿车、运动型多功能车(SUV)及客车3种典型车型,以车速为变量设计仿真试验。首先借助一个真实案例验证Pc-Crash软件,然后利用该软件开展仿真试验,并用已有模型验证轿车事故中的行人抛距值,最后通过做图分析可知:3种车型事故中行人头部损伤程度均随车速的提升而加重;在相同车速下,SUV事故中行人头部损伤最严重;不同车型事故中,车辆所致损伤最高的是SUV型车,而地面所致损伤最高的是客车;轿车与SUV事故中行人头部损伤主要来源于车辆撞击,而客车事故中行人头部损伤来源较为复杂,但多数情况下来源于地面撞击。     

不同约束下乘员在车辆正碰中损伤概率预测

为减小乘员在车辆碰撞事故中的损伤概率,进而为降低事故严重程度提供理论依据,以车辆碰撞前后速度变化ΔV为自变量,根据头部和胸部的损伤公式,分析全重叠正面碰撞过程中乘员在安全带和安全气囊组合的4种约束条件下的损伤,将损伤数据与事故损伤判定标准——简明创伤分级标准(AIS)关联,预测乘员损伤等级为AIS3+的概率,并结合具体实例进行说明。结果表明:随着车辆碰撞前后速度变化ΔV增加,乘员损伤等级AIS3+的概率增大; 4种约束条件下,当ΔV小于20 km/h,AIS3+概率均低于10%;当ΔV处于20～60 km/h时,安全带和安全气囊同时约束对乘员的保护效果最好,其对应的AIS3+概率最低;当ΔV超过60 km/h时,约束系统对乘员的保护作用有限,4种约束条件对应的AIS3+概率均超过85%。故在碰撞之前,驾驶员应通过降低ΔV以及确保乘员受到安全带和安全气囊的共同保护,来减小乘员损伤概率。     

大客车正面碰撞乘客约束系统仿真分析

为探究约束系统在全承载客车正面碰撞事故中对乘客损伤的影响,利用有限元分析软件LSDYNA建立某大客车正面碰撞仿真模型,并开展整车50 km/h正面100%重叠碰撞固定刚性壁障试验;从车身变形、加速度曲线和乘员损伤等3方面验证仿真模型;基于已验证的仿真模型,开展不同座椅间距、车厢位置及安全带类型的乘员运动响应和损伤等综合分析与评价。研究结果表明:不同位置车身加速度波形整体趋势相似,但具体峰值和出现时刻存在差异;增大座椅间距和主动预紧安全带能够有效降低降低头部损伤值,而颈部损伤则随之增大;乘客胸部损伤值和大腿力受主动预紧安全带、座椅间距和车厢位置影响不大。     

小学校车正面碰撞下乘员约束系统安全性仿真研究

为研究小学校车乘员约束系统在校车正面碰撞中的保护效果,依据《专用校车安全技术条件》,开展校车30 km/h正面碰撞工况的台车试验;运用多刚体动力学分析软件MADYMO建立包括地板、前后排座椅、P型6岁假人与安全带的校车乘员正面碰撞仿真模型,对比仿真和试验结果,验证模型的准确性;分析座椅间距、靠背刚度、坐垫刚度及坐垫倾角对乘员伤害值的影响。仿真结果表明:当座间距小于590 mm时,6岁假人与女性假人的头部伤害指标均明显上升;坐垫倾角增加15°时,6岁假人头、胸伤害指标分别下降21.6%和33.4%,女性假人的颈部弯矩减小47%。     

多种儿童坐姿下预充气式安全气囊优化设计

为提升校车正面碰撞中预充气式安全气囊对6岁儿童乘员的保护功效，开展参数分析及优化设计研究，基于台车试验，构建、验证校车仿真模型；搭建校车-预充气式安全气囊耦合模型，面向正常坐姿(NP)、前倾坐姿(OOP₁)与右倾坐姿(OOP₂),探究气囊设计参数对儿童头部伤害指标(HIC)、胸部3 ms合成加速度a_3ms的影响特征。结果表明：当上部拉带长度增加时，气囊上部包形体积增大，HIC明显下降。中部拉带长度决定中下部包形的外部轮廓，安装点高度影响儿童与气囊的接触位置及时刻。NP与OOP₂下，当中部拉带由0.29 m减少至0.26 m时，a_3ms逐渐降低；当安装点高度上升时，HIC随之升高。减小、增大泄气阀的开启压力与开度，有利于头胸部保护。基于改进型第二代非支配排序遗传算法，以加权伤害指标为优化目标，权衡确定主要设计参数的最优配置。具备最优配置的预充气式安全气囊能够高效保护6岁儿童乘员。     

基于行车视频消失点和逆透视变换的车速测量

为了克服行车途中相机抖动对车速测量的影响,利用行车视频消失点特性和逆透视变换特征,提出一种通用车速测量方法。首先通过检测车道线来识别获取消失点位置和车道斜率信息;其次建立相机三参数模型,并利用透视成像原理,推导出俯仰角、偏航角以及高度的计算公式;然后对逆透视变换后的正投影图像进行特征运动分析,获取自车及目标车辆速度;最后分别在自车车速为20、25、30、35、40、50 km/h以及前方目标车辆车速为10、20、30 km/h的情况下进行实车试验。结果表明:自车车速的平均误差不超过5%,前车车速的平均误差不超过7%,能够达到交通事故车速测量的要求。     

前车突然切入时驾驶人应激生理特性研究

为研究前车突然切入对驾驶人生理负荷的影响,利用MP150生理监测系统对22名被试进行虚拟驾驶试验。采集记录前车突然切入时被试的生理参数。研究驾驶人心率增长率和心率变异性(HRV)指标与车速、应激距离之间的关系。结果表明:自车速度为100 km/h时,随着前车切入距离从55.6 m减小到27.8 m,被试的平均心率增长率从16.21%增大到23.27%,HRV参数低频(LF)值也呈现下降趋势。前车切入距离一定,随着自车车速从60 km/h增加到120 km/h,被试的平均心率增长率存在显著性差异,平均从13.05%上升到21.85%。差异性检验结果表明,前车切入距离和自车速度发生变化时驾驶人的生理负荷变化趋势一致,但自车速度因素对驾驶人生理负荷的影响程度高于切入距离因素。     

基于行人横穿场景的AEB触发宽度优化研究

为研究自动紧急制动(AEB)系统控制策略中触发宽度对行人横穿场景结果的影响,利用自动驾驶仿真软件PreScan建立道路及车辆模型,在Matlab模型控制平台Simulink中设计AEB纵向控制算法,模拟行人横穿危险场景,不断调整触发宽度,观察碰撞结果。结果表明:当汽车速度处于30～50 km/h时,系统触发宽度为1.75 m,能够起到很好的避撞效果;当汽车速度处于50～80 km/h时,触发宽度需随行人速度增加而增加;触发宽度越宽,汽车接收信息越多,AEB误作用概率增大,故将最大触发宽度设置为3.5 m;当汽车速度处于60～80 km/h时,需同时优化触发宽度值和全力制动提前时间的长短,才能避免碰撞。     

起伏管道积水运动特征实验研究*

为研究油流携水过程中的积水运动特性,明确排除积水临界条件。以0#柴油、自来水为实验介质,利用内径（D）为50,80 mm,上倾倾角（β）为1°,5°,10°的水平-上倾实验环道,对表观油速（Uos）为0.25 m/s、无量纲水相高度（h/D）在0.5范围内,油流剪切作用下的管道积水运动特征进行实验。研究结果表明:积水流型随表观油速、无量纲水相高度、上倾倾角的增大由光滑分层流逐渐向波状分层流、液滴分层流过渡,其中表观油速影响最为显著;积水爬坡距离随表观油速增加而显著增加,随上倾倾角增大而减小,随无量纲水相高度减小而减小;实验说明弗劳德相似准则能较为准确地预测起伏管道中积水携带临界表观油速;由弗劳德相似准则预测可知,内径为489 mm管道积水排除的临界表观油速约为1.60 m/s,研究结果对减少管道内腐蚀有一定指导意义。     

黑土对四溴双酚A的吸附热力学特征

为了探明四溴双酚A(TBBPA)在黑土中的吸附行为,采集吉林松源农田表层(0~20 cm)的黑土样品,研究了p H值、离子强度(Ca Cl2)、温度等条件对黑土吸附0.1~10 mg/L TBBPA的影响。结果表明,TBBPA在黑土中的吸附过程可以分为快速吸附阶段(0~4h)和慢速吸附阶段(4~48 h),并于48 h时达到吸附平衡。Linear方程(R2大于0.940)能更好地描述黑土对TBBPA的吸附过程。p H值、离子强度和温度对TBBPA在黑土中的吸附都有明显影响,黑土对TBBPA的吸附量随p H值增加而减小,随离子强度增加而增大,随温度升高而减小。15℃、25℃和35℃时的自由能变分别为-7.77k J/mol、-10.54 k J/mol和-15.20 k J/mol,表明TBBPA在黑土中的吸附属于物理吸附,是放热反应,而且自由能变为负值表明吸附反应能自发进行。     

基于纳米二氧化钛光催化的邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯的光降解研究

以锐钛型纳米二氧化钛为催化剂,研究了Ti O2投加量、底物初始浓度、溶液的p H值、光源种类以及降解时间等因素对废水中邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)光催化降解的影响。研究结果表明,DEHP的光催化降解率随着纳米Ti O2投加量的增加先增大后减小,纳米Ti O2的最佳投加量为0. 30 g/L。随着DEHP初始浓度的增大,DEHP的光催化降解率减小,当DEHP初始浓度小于50 mg/L时,降解率降幅较小,而当DEHP初始浓度大于50 mg/L后,降解率急剧减小。随着p H的增大,DEHP的光催化降解率先增大后减小,呈现单峰型,当p H为7时,DEHP的降解率达到最大,酸性和碱性条件下,均不利于DEHP的光催化降解。紫外光照射下,DEHP光催化降解率有了大幅提高,降解率大小顺序为η(UVC)>η(UVB)>η(UVA); DEHP的紫外光催化降解符合一级动力学方程,降解半衰期为2. 15~25. 99 h。     

基于RFPA2D复合局部挠曲岩体数值模拟

为研究复合局部挠曲岩体强度特征以及破坏规律,采用岩石真实破裂软件RFPA^2D,对水平层面挠曲30°,45°,60°,75°的复合岩体进行单轴压缩试验模拟。模拟结果表明:挠曲角为30°,45°,60°,75°的复合岩体破坏面几乎与挠曲段夹层重合,其挠曲端部均产生了垂直于挠曲段夹层的裂纹;复合单斜岩体与复合挠曲岩体破坏面的形成因素大致相同,夹层强度是2种岩体失稳的主要因素;复合挠曲岩体单轴抗压强度随挠曲角增大同样呈“U”型变化,与单斜岩体变化趋势一致;当水平层状岩体发生挠曲后,其单轴抗压强度减小,当挠曲角为60°时,强度降低25.19%,当挠曲角为75°时,强度降低0.17%。;随着均质系数m的增大,复合挠曲岩体单轴抗压强度以及轴向应变均出现逐渐递增的趋势,且不同m值,其岩体裂隙扩展方式具有明显差别。     

不同环境条件下黑土对四溴双酚A的吸附动力学特征

采集吉林省松源农田的黑土样品,研究四溴双酚A在黑土中的吸附动力学特征,并探讨了pH值、离子强度(CaCl_2)、温度等不同环境条件对吸附动力学的影响。结果表明,四溴双酚A在黑土中的吸附过程可以分为快速吸附阶段(0~4 h)和慢速吸附阶段(4~48h),并于48 h达到吸附平衡。黑土对四溴双酚A的吸附符合拉格朗日准二级动力学方程和内扩散模型,表明该吸附过程以化学吸附为主,而吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散。pH值等环境条件对吸附有明显影响,当pH值在6~9时,随pH值降低,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加;离子强度(CaCl_2)为0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L时,离子强度增大,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快但平衡吸附量减小;温度为15℃、25℃、35℃时,随着温度升高,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加。     

合金钢组合辙叉轨下刚度对其安全性影响评估

为研究轨下刚度对合金钢组合辙叉安全性能的影响规律,并选取合适的刚度值,用以指导生产设计,以12号单开道岔合金钢组合辙叉为研究对象,建立辙叉整体模型及叉心模型。基于有限单元法,分析不同轨下刚度对列车动荷载作用下辙叉的受力及变形的影响规律,且对叉心燕尾部位进行疲劳检算。结果表明,随轨下刚度增加,列车对钢轨的冲击荷载逐渐增大,钢轨所受内部拉应力及竖向变形逐渐减小。经比较,刚度值选择50 kN/mm为宜,此时,叉心燕尾处应力及疲劳检算结果显示辙叉可以满足安全使用要求。综合各安全性指标选取合适的合金钢组合辙叉轨下刚度,有助于保证辙叉自身强度和行车安全性,以改善其使用性能,延长使用寿命。