美国侧面碰撞规程下轿车变形侵入仿真研究

为更好地分析汽车侧面碰撞过程中驾乘人员安全,根据美国联邦机动车安全法规FMVSS214碰撞要求,采用显式有限元分析软件LS-DYNA详细建立了某公司轿车有限元整车模型和可变形移动壁障有限元模型,研究了美国侧面碰撞规程下可变形移动壁障以54 km/h速度撞击轿车侧面的变形侵入过程仿真模拟和轿车侧面车门不同水平级的变形侵入对乘员损伤程度的影响。结果表明:有限元模拟结果与实车碰撞试验结果吻合较好,模型可信;轿车车门中部位置对驾乘人员损伤影响最大,乘员损伤AIS值接近3(严重损伤);参数加权平均变形侵入量能较好的反映车辆侧面碰撞下车身侧围的变形侵入情况。     

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。     

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。     

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。     

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。     

KZ-28型可控震源车防翻架安全性能研究

为降低油气勘探行业可控震源车侧翻事故对乘员及驾驶室仪器设备的危害,建立防翻架安全性能(安全保护能力和吸能性能)评价指标体系,安全保护能力评价指标包括安全空间侵入率和安全空间加速度,吸能性能评价指标包括驾乘区域各部件能量吸收率和驾乘区域各部件变形程度;仿真模拟有无防翻架条件下震源车侧翻过程,结合仿真结果评价防翻架安全性能。结果表明:相较于无防翻架,KZ-28震源车的防翻架能使驾驶室受压变形减轻10%,乘员受冲击能量降低2. 5%,侵入率降低2. 6%;但在其保护下,驾驶室侵入率仍达4. 2%,有较高挤压风险,这种防翻架不满足安全性能评价指标要求。     

撞柱工况下客车驾驶室耐撞性分析

为了研究单车事故中柱状物对客车驾驶室的影响,采用三维显式有限元分析软件LS-DYNA 3D建立了客车正面撞击刚性柱的数值模拟模型。刚性柱直径依据美国法规FMVSS_214来设定,分别为254 mm(D)、381 mm(1.5D)和508 mm(2D),客车初速度分别设置为30 km/h、40 km/h和50 km/h。基于GB 11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》和美国法规FMVSS_214《侧面碰撞保护》试验要求,分别开展不同速度(30 km/h、40 km/h、50 km/h)及不同刚性柱直径(254mm(D)、381 mm(1.5D)、508 mm(2D))工况下客车正面撞击刚性柱虚拟仿真试验。选取12个参数来评价刚性柱对客车驾驶室完整性的影响,包括驾驶室左侧6个测量点和驾驶室右侧6个测量点,驾驶室左侧结构6个测量点的最大位移表示驾驶室左侧结构的最大变形量,驾驶室右侧结构6个测量点的最大位移表示驾驶室右侧结构的最大变形量。结果表明:刚性柱直径一定时,初始速度越大,驾驶室完整性越差;初始速度一定时,刚性柱直径越大,驾驶室完整性越好。     

校车儿童乘员约束系统的参数优化研究

为预防校车正面碰撞对儿童乘员的伤害,有必要分析和优化校车儿童乘员约束系统(CRS)参数。首先利用多刚体动力学分析软件(MADYMO),建立包括地板、前后排座椅、安全带与6岁儿童假人在内的校车乘员正面碰撞仿真模型。根据某型客车实车试验结果,验证模型的有效性。通过分析CRS参数的灵敏度,确定主要影响参数。采用正交试验的设计方法进行主要影响参数的正交优化;应用极差分析方法,得到一组最佳水平组合数据;对改进后的模型进行仿真计算,并与原模型比较。结果表明,经过优化的CRS能使6岁乘员的头部和胸部伤害指标都下降20%左右,并使伤害曲线变得更加平缓。     

校车3点式安全带肩带固定点位置优化

为研究校车3点式安全带肩带上部有效固定点布置位置对12岁儿童乘员损伤的影响,在多刚体动力学软件(MADYMO)中建立包括校车地板、前后排座椅、安全带和假人的校车正面碰撞工况下的约束系统模型。利用一款经过验证的校车模型进行仿真试验,通过正交试验方法优化肩带上部有效固定点位置,研究安全带对12岁儿童乘员的保护效果。结果表明,肩带上部有效固定点位置高度接近12岁儿童肩部高度,对其位置正交优化后,根据儿童完全伤害评价指标(WIC)选出的最佳位置为(-0.197,0.024,0.52),相较于2点式安全带,采用该位置的3点式安全带对应12岁儿童的头部伤害指标(HIC15)降低84.8%,颈部伤害指标(Nij)降低68.9%,胸部压缩量(THPC)虽升高了271.5%但仍在标准限值内。     

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。     

微型轿车乘员约束系统设计参数与人体损伤关系研究

在微型轿车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重伤害,优化乘员约束系统对于乘员的保护极其重要.综合利用LS-dyna、VPG等软件,建立了包含Hybird Ⅲ 50th假人、坐椅、安全带和转向系统在内的某微型轿车约束系统模型.针对约束系统中的安全带织带刚度、卷收器锁止特性、安全带上挂点位置、坐垫刚度等敏感设计参数进行了碰撞过程的仿真计算,并给出了相应的乘员响应曲线和人体损伤值,同时总结出约束系统设计参数与乘员保护有效性间的规律.基于加权损伤准则,对约束系统进行了优化,使WWIC降幅达21%,提高了约束系统的保护性能.该规律可以应用于其他车型的乘员约束系统.     

轿车与行人事故重建的参数敏感性研究

为确定轿车与行人事故再现系统中各参数的敏感性,从PC-Crash软件中提取9个参数,设计正交试验,运用灰色关联度分析方法,分别获得影响轿车、行人停止位置的参数敏感性排序,按是否使用敏感性排序结果,对一起真实人车碰撞事故进行2次重建,验证试验结果的可信性与可靠性。结果表明:对再现结果有显著影响的参数为轿车碰撞时车速、行人速度、碰撞时轿车方向盘转向角、碰撞时轿车行驶方向和人体与地面摩擦因数;针对性地调整这些参数,能够明显降低各参与方的最终位置误差,并提升人车事故重建速度和与实际事故的拟合度。     

轿车-电动两轮车事故再现的参数敏感性研究

为确定轿车-电动两轮车事故再现系统对各参数的敏感性,根据一起实例,确定影响参数,设计并开展正交试验,通过方差分析,分别获得影响轿车、电动两轮车和骑车人停止位置的参数敏感性排序;按是否使用敏感性排序结论,利用PC-Crash对另一起实例进行2次过程重建,以验证试验结果的可信性和可靠性。结果表明:影响轿车最终位置的敏感性参数仅为轿车的减速度;影响电动两轮车、骑车人最终位置的敏感参数排序分别为:2车碰撞时的纵向夹角碰撞点驾驶员反应时间轿车车速碰撞时电动两轮车的质心高度轿车方向盘转角、轿车车速电动两轮车的速度2车碰撞时的纵向夹角碰撞点;根据敏感性排序指导此类事故仿真重建,能明显减小车速误差及各参与方的最终位置误差。     

追尾碰撞下液罐车罐体变形失效仿真研究

为降低罐车追尾碰撞造成的危害,运用Hyper Mesh软件建立客车和罐车的有限元模型,并将该模型导入LS-DYNA程序,构建追尾碰撞仿真模型;计算2车碰撞过程中罐体结构变形量,分析不同冲击载荷和液体属性对罐体碰撞的应力分布、位移变化以及损伤变形演变的影响,验证该模型的科学性和有效性;并以罐车装载汽油为例进行计算与分析。结果表明:相同接触位移下,初始撞击速度越大,罐体变形量越大;同一碰撞速度下,变形位移量与接触位移呈正相关;充装率为0. 9时,罐体破裂的临界碰撞速度为43 km/h;用该仿真模型能够得出罐体破裂失效后的液体泄漏速率和泄漏量等参数。     

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。     

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。     

车对车侧面碰撞兼容性影响因素分析

汽车碰撞兼容性由于能更好地反映真实交通事故,已发展成为被动安全研究领域中最具安全技术潜力的新技术。针对侧面冲击载荷作用下车对车的碰撞兼容性问题,从理论分析和仿真分析角度出发,研究了主要影响因素:两车质量比、汽车前端刚度特性、汽车几何特征对两车碰撞兼容性的影响。结果表明:质量比是影响两车兼容性好坏的关键因素,通过降低汽车前端变形吸能刚度和主吸能位置、提高两车碰撞接触面积等可以提高被撞击车的耐撞性和降低撞击车的攻击性,从而降低所有涉案人员损伤,提高车对车侧面碰撞兼容性。     

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。     

复合材料发动机罩的行人头部保护研究

为研究聚丙烯复合材料发动机罩的行人保护性能,应用ANSA软件建立发动机罩和行人头部冲击器的有限元模型;参照欧盟EC 78/2009行人保护法规要求,选取碰撞危险点;应用LS-DYNA有限元分析软件研究相同结构下聚丙烯复合材料发动机罩和钢制发动机罩的行人保护能力以及静态刚度,比较不同配比材料发动机罩的吸能特性和头部碰撞损伤的相关加速度值,并针对铰链处进行结构优化设计。研究表明:所设计的新的聚丙烯复合材料发动机罩在保证刚度的条件下,有明显减重效果,并在头部碰撞区域对行人头部有较好保护效果。     

韩城消防解救被困司机

9月16日5时56分,渭南市韩城消防中队接到报警,龙门镇108国道阳山庄村口发生一起半挂年追尾事故,车内有一人被困。消防官兵到达事故现场后发现,事故车辆为一辆拉钢材的半挂车,驾驶室前部已经完全变形,致使货车挡风玻璃完全脱落,司机被困驾驶室,双腿被卡在方向盘和引擎盖等仪器下边。中队指挥员迅速下达作战命令,战斗小组对驾驶室进行破拆,警戒组对事故现场进行警戒。消防官兵首先利用无齿锯对车门进行破拆,将车门打开后观察了司机腿被卡的位置。抢险救援车利用绳索对车辆进行牵引,将凹进去的操作台拉拽出一定空间,使司机被卡