行人与厢式客车碰撞后的运动形态及损伤研究

为研究厢式客车与行人碰撞后行人运动形态及其损伤机制,根据国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的一个真实案例,利用Madymo仿真软件,建立厢式客车的前部结构模型和中国50百分位的假人模型。在此基础上进行计算机模拟试验,以人体损伤指标为评价标准,研究不同车速和行人朝向对碰撞后的行人运动形态及损伤的影响。结果表明:车速和行人朝向是影响行人损伤程度的主要因素,行人朝向对碰撞后的行人运动形态影响较大;此外,行人先与厢式客车碰撞一侧的小腿损伤值明显大于后碰一侧,行人与地面二次碰撞造成的头部损伤是导致行人死亡的主要原因。     

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。     

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。     

人车碰撞中行人损伤影响因素研究

为降低行人在碰撞过程中的损伤程度,探讨碰撞中的多元因素对人体损伤程度的影响机制,搭建人车碰撞仿真平台,建立人车碰撞数学模型,利用真实事故案例现场数据,验证模型的有效性。借助该仿真平台,计算在不同多元关联因素影响后的行人的运动学响应及损伤程度。研究表明:二次碰撞中行人头部损伤是导致行人死亡的主要原因;保险杠高度越接近胫骨高度,胫骨加速度和膝关节的弯曲角度越大;减小保险杠倾角能降低行人腿部损伤风险。     

人车碰撞事故中行人动力学响应及损伤研究

为研究行人与车辆碰撞后的抛距、运动姿态及其损伤机制,根据国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的2起真实案例,针对事故中常见的厢式客车和普通轿车车型,基于MADYMO多刚体仿真软件,建立符合中国人体形特征的人车碰撞多刚体模型。在此基础上进行计算机模拟试验,研究2种车型不同车速和碰撞角度对碰撞后行人动力学响应及损伤的影响。结果表明,车型和车速是影响行人抛距和损伤程度的主要因素,而碰撞角度对行人碰撞后的运动姿态有较大影响。     

电动自行车与汽车侧面碰撞对骑车人的损伤研究

为探究电动自行车与汽车侧面碰撞过程中各因素对骑车人损伤的影响规律,基于国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的事故案例,运用多刚体动力学仿真软件PC-Crash开展重建仿真试验,研究电动自行车与不同汽车车型侧面碰撞的角度和接触位置对电动自行车骑车人损伤的影响。结果表明:电动自行车与汽车侧面碰撞接触位置对骑车人的损伤影响较大,SUV车型,中部碰撞骑车人头部损伤最严重,后部碰撞下肢损伤最严重;而电动自行车与汽车碰撞角度的变化对骑车人损伤的影响没有明显的规律性。     

偏置碰撞中轿车左后排乘员损伤的研究

为识别轿车正面偏置碰撞中后排左侧乘员的损伤特点,开展模拟研究。利用HyperMesh有限元软件,建立包含有限元轿车、可变形壁障及假人的基础模型1,并在基础模型1上为假人添加三点式安全带,建立模型2,在模型2基础上为假人创建侧气囊,建立模型3;采用Ls-Dyna软件求解计算,并应用HyperGraph软件分析不同重叠率偏置碰撞下假人的损伤情况;对比基础模型1、模型2、模型3仿真试验的假人损伤情况,分析不同约束系统对左后排假人的保护效能。结果表明:随着碰撞重叠率增大,左后排乘员头部和胸部的加速度峰值均相应减小;碰撞重叠率在试验范围内变化时,颈部所受合力的峰值波动较小;使用安全带能显著降低乘员的损伤;侧气囊对乘员胸部有保护作用。     

基于仿真的交通事故机动车驾驶人识别方法

为正确识别交通事故中的机动车驾驶人,借助仿真软件,提出一种基于仿真的机动车驾驶人识别方法。先根据事故现场痕迹,借助Pc-Crash软件仿真车辆的运动轨迹;再根据Pc-Crash仿真所得速度、位置等信息,借助Madymo软件仿真乘员的运动;然后通过分析车辆运动轨迹、人体损伤和人体最终停止位置等仿真结果确定驾驶人。最后用该方法识别了一例2车侧面碰撞事故中的驾驶人,所得结果与警方调查结果一致。借助仿真方法并充分利用事故现场痕迹,能够识别机动车驾驶人。     

基于正交试验的碰撞事故中骑车人损伤因素分析

为研究汽车与摩托车碰撞事故中不同因素对骑车人损伤的影响,基于国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中的一个真实案例,运用PC-Crash软件建立汽车前部与摩托车右侧的碰撞模型;在此模型基础上,从汽车、摩托车、摩托车骑车人等3个方面考虑影响因素并设计正交试验,分析其权重大小,并探讨显著性因素对骑车人损伤的影响过程。研究表明:汽车车速、骑车人坐高、发动机罩前端缘离地高度等是显著影响损伤的因素;骑车人坐高越低,骑车人与汽车发生碰撞时间缩短,碰撞后造成骑车人的损伤越重;汽车发动机罩前端缘离地高度越大,碰撞后造成骑车人的损伤越轻。     

护栏伤人事故的行为原因研究

为有效预防护栏卡脖伤人事故的再次发生,统计研究了2008—2016年发生的8起护栏卡脖伤人事故,以事故致因"2-4"模型为分析工具对事故发生的行为原因进行分析,结果表明:事故发生的直接原因包括直接不安全动作即在护栏边休息等,其它不安全动作和不安全物态即形状、间隙大小不合理的护栏等;间接原因是受害者、行人、护栏设计生产者、管理运营者、标准制定者的安全知识、意识、习惯、生理、心理存在问题;根本原因是家庭、社区、公司、生产厂家、管理运营单位、国家标准制定单位等组织安全管理体系的缺欠;根源原因是上述组织的安全文化缺欠。最后,针对事故所涉及的组织分别提出预防对策。     

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。     

人车事故中不同体型行人应急姿态仿真研究

为降低行人在与运动型多功能车(SUV)碰撞事故中的损伤程度,从国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中选取一例典型的事故案例,运用Madymo建立事故碰撞模型,并验证其有效性,在此基础上进行仿真试验,研究SUV车辆低速情况下,5%女性假人、50%和95%男性假人在前倾、下蹲、站立等3种应急姿态下的损伤情况。结果表明:前倾是很危险的应急姿态;下蹲和站立姿态对中等和高大身材行人是良好的自我保护措施;小身材行人在3种应急姿态下与SUV碰撞易受致命伤。     

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。     

正面碰撞事故中大客车乘员损伤影响因素分析

为研究乘客在大客车正面碰撞事故中的损伤机理，建立某全承载大客车有限元模型，并通过试验验证有限元模型的仿真精度。基于验证模型对不同碰撞速度条件下大客车车身结构力学响应、生存空间、座椅固定件强度、乘员运动响应和损伤等进行综合分析及评价。结果表明:高速碰撞条件下，驾驶员生存空间容易被侵入，座椅固定件强度存在失效的风险；乘员头部、颈部和胸部的损伤值受碰撞速度、安全带类型和乘员位置影响较大；三点式安全带保护效果明显优于两点式安全带。     

汽车行人碰撞接触中行人运动学规律仿真研究

基于交通事故模拟分析PC-Crash软件及其内嵌多体系统动力学分析MADYMO模块,建立并验证了车辆多体模型和行人多体模型;对汽车与行人碰撞接触阶段的行人运动学具有较大影响的因素展开广泛分析,并构建汽车行人碰撞仿真试验方案;通过选取对汽车与行人碰撞接触阶段具有较大影响的因素作为仿真试验的自变量,对不同碰撞环境下汽车与行人碰撞接触过程中的行人运动学规律(包括运动姿态和对应的碰撞车速阈值)进行深入研究;汽车行人碰撞仿真与真实事故以及碰撞试验对比具有较好的规律吻合性和一致性。研究表明,笔者采用的计算机建模仿真方法在汽车行人碰撞运动学研究中具有实用价值。     

电动自行车骑车人与汽车碰撞的动力学响应研究

为探究电动自行车骑车人在汽车碰撞过程中的动力学响应过程,基于国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中13起汽车与电动自行车碰撞事故案例,运用多刚体动力学仿真软件Pc-Crash进行事故重建,分析车型、碰撞类型和碰撞速度对碰撞过程中电动自行车骑车人动力学响应的影响。结果表明,骑车人的动力学响应与汽车车型有明显的相关性;在不同碰撞类型情况下,骑车人的动力学响应随着碰撞速度的变化有所差异;在碰撞事故中,骑车人的头部损伤随着碰撞速度的增加而增加。     

汽车-护栏系统耐撞性研究的有限元模型

为了建立汽车及公路护栏组成的复杂系统的耐撞性分析模型,基于VPG与LS-DYNA软件平台,应用标准化建模方法,即通过设定建模原则,在充分利用VPG内置的标准模型数据库如悬挂、轮胎、假人、安全带等各种模型的基础上,采用分块建模法,分别建立汽车、护栏、座椅模型,定义好各自内部的接触;并利用VPG的“export”功能,生成各自的DYN文件;再利用生成的DYN文件,就可组合出汽车-护栏系统耐撞性研究的各种中间环节的有限元模型,最终实现“汽车-护栏-乘员-座椅-安全带”系统模型的一体化。仿真分析与试验结果的对比表明,笔者建立的模型具有足够的可信度,适合工程应用,并给出了一个应用示例。     

高速道路追尾感知PC-Crash仿真与统计建模

为防范和减少高速道路追尾事故,提出一种基于PC-Crash仿真与统计分析的高速道路追尾事故感知模型。以事故比例较大的小型车之间的基础碰撞模型为研究对象,首先,基于PCCrash第一类参数分析单因素和正交试验的参数敏感性,确定以冲入速度为指标的追尾避撞主要参数,前3名影响参数反应时间、初速度和减速度;其次,运用统计分析软件SPSS和Stata分别建立基于仿真得出的270组冲入速度的回归模型;然后通过典型高速公路事故实证,确定最佳感知测度模型。经检验分析,二分类Logistics回归模型能较为准确地判断出当前跟车距离是否安全。     

钢筋工工作姿势的生物力学分析及改善北大核心

以钢筋工为研究对象,对钢筋工的作业姿势进行观察,通过仿真模拟软件,建立钢筋工的人体工作姿势模型,研究钢筋工在不同作业姿势——站姿、俯姿、蹲姿下腰部所受的L_4~L_5压力大小。同时从生物力学、人机工程学角度,对钢筋工的俯姿和蹲姿分别进行优化分析,并提出相应的改善建议,以减轻人体损伤,避免肌肉骨骼损伤等职业病的发生。