车体前端造型及材料对于行人腿部伤害指标的影响

FOCUS技术聚焦技术看点汽车小偏置正面碰撞对驾驶员小腿伤害的分析(g匕京汽车股份有限公司研究院)摘要：为了减轻汽车小偏置正面碰撞中驾驶员小腿受到的伤害，该文通过建立LSDYNA有限元仿真模型，分析了小偏置正 面碰撞中提高小腿得分的方法，分别对护膝板造型、安全带限力等级、歇脚板角度及护膝板内部结构等因素进行优化分析，使小腿的伤害值得到了明显改善，满足了性能开发的要求。

为降低小腿伤害分析提供了优化方向。

关键词：汽车;小偏置正面碰撞;小腿伤害;LS D Y N AAnalysis on Injury of Driver Tibia in Small-overlap Frontal CrashA b stra ct：In order to reduce the driver's tibia injuries in small overlap frontal crash, this paper introduces the method toimprove the tibia score by establishing LSDYNA finite element model. The tibia injury is reduced by optimizing the kneepad plate surface, seat belt limit level, stop plate angle and kneepad plate inner structure, to meet the performance requirements of the vehicle development. It provides the optimized direction for improving tibia injury.Key w o rd s：V e h icle；S m a ll-o ve rla p fro n ta l crash; T ib ia; LS D Y N A随着汽车保有量的不断增加，交通事故呈现逐步增长趋势，消费者对汽车安全性能更加关注。

2006年(第28卷)第11期汽　车　工　程Aut omotive Engineering2006(Vol .28)No .112006220汽车与行人碰撞过程中行人膝关节损伤的参数研究 原稿收到日期为2005年9月6日,修改稿收到日期为2006年1月9日。

曹立波,危海烟,张冠军,杨济匡(湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙　410082)[摘要]　建立了汽车与行人碰撞的系统仿真模型。

通过改变汽车前部结构参数,分析其改变对行人膝关节损伤的影响,从而得出各结构参数使行人膝关节损伤较小的优区间,并在其基础上进行优化组合分析,提出了对行人膝关节损伤较小的汽车前部结构。

通过与事故统计分析结果的对比,验证了研究结果的正确性。

关键词:汽车与行人碰撞,膝关节损伤,计算机仿真A Study on the Effect of Front 2end Structure Parameters on the Knee I njury ofPedestrian in Vehicle 2pedestrian I m pactCao L i bo,W e i Ha i yan,Zhang Guan jun &Yang J i kuangHunan U niversity,S tate Key laboratory of A dvanced D esign and M anufacture for V ehicle B ody,Changsha 410082[Abstract]　A vehicle 2pedestrian i m pact si m ulati on model is built .By changing the fr ont 2end structure pa 2ra meters of the vehicle,their effects on knee injury of pedestrian are analyzed .Thus the superi or intervals of the structure para meters that cause less injury t o the knee of pedestrian are obtained .A combinati on analysis is conduc 2ted on these superi or intervals f or different structure para meters,and hence a fr ont 2end structure of vehicle,which causesm inor injuries t o pedestrian knee,is singled out .The comparative analysis with traffic accident statistics veri 2fies the conclusi on of the study .Keywords:Veh i cle 2pedestr i a n i m pact,Knee i n jury,Co m puter si m ul a ti on1　前言2003年,在美国的交通事故中,行人的伤亡人数约占交通事故伤亡总数的10%[1];在部分欧洲国家和日本,行人在交通事故中的伤亡率则高达30%[1]。

乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究吴斌;朱西产;王大志;苗强;刘军勇【摘要】在MADYMO中建立了汽车前端结构的多体简化模型.利用Modefrontier进行了参数灵敏度分析以及不同工况下的优化设计.分析了汽车前端结构参数对行人腿部碰撞性能影响的规律性,并在吸能块和副保险杠支撑系统方面.总结出一些通用的有利于行人腿部保护的乘用车前部结构设计方法和改善建议.对某款车型的腿部保护设计进行了改进,改进后其腿部保护性能有了大幅提高.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】5页(P33-37)【关键词】行人腿部保护;汽车前端;结构设计;吸能空间【作者】吴斌;朱西产;王大志;苗强;刘军勇【作者单位】同济大学汽车安全技术研究所;同济大学汽车安全技术研究所;SAIC MOTOR技术中心;SAIC MOTOR技术中心;SAIC MOTOR技术中心【正文语种】中文【中图分类】U461.911 行人腿部保护法规在汽车交通事故中，行人事故占有很高比例，共占交通事故总数的27%[1]。

为了改善道路交通中的行人安全，全球各主要国家相继制订和实施了行人保护的技术法规和评价体系，如2003年欧盟颁布了2003/102/EC行人保护法规,日本于2004年颁布实施了《步行者头部保护标准》，而EuroNCAP评价体系则对汽车行人保护性能提出了更高要求[2～4]。

EuroNCAP的试验要求如图1所示。

图1 EuroNCAP行人保护试验方法本文在MADYMO中建立了汽车前端结构的多体简化模型，利用Modefrontier进行了参数灵敏度分析并在不同工况下优化设计。

分析了汽车前端结构参数对行人腿部碰撞性能影响的规律性，总结出有利于行人保护的乘用车前部结构设计方法和改善建议，并实施于某款车型的腿部保护性能改进方面，改进后腿部保护性能有了大幅提高，表明总结出的设计方法和改进建议有较高的工程应用价值。

2 行人腿部保护设计要点2.1 车身前端造型设计设计有利于行人保护的车身造型可减小碰撞测试区域，刚度大的零件、对腿部保护不利的特征（如车灯、分缝线）等危险点应尽可能布置在测试区之外，如图2所示。

车体前端造型及材料对于行人腿部伤害指标的影响赵正;陈超卓;吴沈荣【摘要】研究了车体前端造型、空间布置等参数以及前保险杠材料的选取对在行人一车辆碰撞时行人腿部伤害指标的影响.对于欧洲新车评价规程(Euro NCAP)工况下,行人保护小腿和大腿碰撞实验,采用有限元瞬态分析程序LS-DYNA,数值模拟分析了行人腿部的受力以及损伤机理.用计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)准静态加载曲线,与实验结果对比,验证模型正确性.考查不同泡沫材料对小腿胫骨加速度、弯曲角度和剪切位移的影响;考查不同的发动机罩前缘高度、保险杠前缘长度、发动机罩刚度和水箱上横梁x向位置等参数,对大腿轴向力和弯曲力矩的影响.结果表明:在EPP、PU和STRAND三种泡沫材料中,EPP材料的刚度特性更有利于行人小腿保护,当泡沫x向厚度、密度和z向安装高度发生变化时,胫骨加速度的变化趋势较复杂,没有明确规律;弯曲角度和剪切位移的变化趋势比较一致,呈现单调的变化趋势;大腿伤害值受发动机罩刚度影响较小,受其他因素影响较大.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2010(001)004【总页数】10页(P297-306)【关键词】行人-车辆碰撞;行人保护;腿部;有限元;前保险杠;泡沫材料;车体前端造型【作者】赵正;陈超卓;吴沈荣【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司,汽车工程研究院,芜湖,241009;奇瑞汽车股份有限公司,汽车工程研究院,芜湖,241009;奇瑞汽车股份有限公司,汽车工程研究院,芜湖,241009【正文语种】中文【中图分类】U461.91随着车辆行驶平顺性和操控性的改进，车辆耐撞击性能和乘客约束保护性能等车辆自身安全性能的提升，车内乘员越来越安全，但行人受伤的比例却越来越高[1]。

从2005年起，欧盟国家的新认证车型必需满足欧盟委员会 (European Commission，EC）行人保护法规(2003/102/EC)第一阶段的要求，从2010年以后，法规将进入更加严格的第二阶段[2]。

正面偏置碰撞中座椅刚度低对假人小腿伤害的影响随着汽车和交通运输安全的不断发展，车辆碰撞测试也越来越重要。

在车辆碰撞测试中，座椅的刚度是一个非常重要的因素。

座椅往往被认为是一个良好的能量吸收器，以减轻乘客在发生碰撞时所受到的伤害。

座椅的刚度越低，就越容易吸收能量，从而减轻乘客受到的冲击。

然而，座椅的刚度低对假人小腿伤害的影响是一个值得关注的问题。

在过去的一些研究中，发现了一些有趣的现象。

例如，在一些低速碰撞的情况下，座椅刚度较低的汽车往往会导致小腿骨折和其他小腿损伤的发生率较高。

这种情况发生的原因是座椅的柔软度导致乘客的膝盖和小腿被夹在座椅和车辆底部之间。

然而，需要指出的是，在高速碰撞的情况下，座椅刚度低对假人小腿伤害的影响是不显著的。

这是因为在高速碰撞时，乘客受到的撞击力较大，使车身的压缩速度更快。

因为汽车座椅的弹性恢复较慢，所以在高速碰撞中，座椅的刚度对于小腿的保护作用已经很小了。

为减轻碰撞时乘客的伤害，也可将座椅刚度降低到一个比较合理的范围内。

一些新型汽车采用主动座椅来控制座椅的刚度。

这些主动座椅既可以提供更好的乘坐舒适度，也可以在发生碰撞时快速调整座椅的刚度，以抵消冲击力，最大限度地减少乘客的损伤。

总而言之，在车辆碰撞测试中，座椅的刚度是一个值得关注的重要因素。

座椅刚度低对假人小腿伤害的影响取决于碰撞的速度和座椅的结构。

因此，汽车制造商应该利用最新的技术和科学研究成果，开发更加安全可靠的汽车座椅来确保乘客在发生交通事故时的安全性。

除了座椅的刚度外，其他因素也会影响假人在碰撞中受伤的程度。

例如，碰撞的角度、速度、乘客的体重和位置以及汽车的结构等。

因此，为了最大限度地减少碰撞时乘客的损伤，需要综合考虑这些因素。

另一个有关座椅刚度的重要问题是：座椅刚度是否会影响车辆的稳定性和操控性？为了探讨这一问题，许多研究人员进行了实验和模拟。

结果表明，在座椅刚度范围内，座椅的刚度与车辆稳定性和操控性之间没有显著的关系。

行人腿部保护汽车前部结构优化
乌秀春;周盼;郑文强;鲁宏升
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2015(000)007
【摘要】为减少人车碰撞事故中对行人的伤害,采用LS-DYNA软件模拟人车碰撞过程,分别模拟了刚性腿型和柔性腿型的碰撞情况,得到行人小腿的伤害规律.同时,针对柔性腿型的分析结果,对汽车前部结构从三个方面进行优化:改进泡沫刚度,行人腿部总得分值提高了10.01％;改变小腿支撑,行人腿部总得分值提高了10.37％;改进保险杠横梁,行人腿部总得分值提高了17.63％.通过改进汽车的前部结构,柔性小腿的碰撞性能得到了优化,为行人保护方面的汽车前部结构设计提供了参考.
【总页数】4页(P87-90)
【作者】乌秀春;周盼;郑文强;鲁宏升
【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海电机学院汽车学院,上海200245;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海恒士达科技有限公司,上海201203
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463
【相关文献】
1.面向行人腿部保护的保险杠吸能结构优化 [J], 张志飞;李勋;徐中明;贺岩松;杨海威
2.面向行人综合保护的汽车前部结构参数优化 [J], 徐中明;刘世谦;张志飞;张亮
3.行人-汽车碰撞试验腿部模块的可变形膝关节参数设计 [J], 杜汇良;张金换;黄世霖;周青
4.基于行人下腿部与汽车保险杠的碰撞研究及优化设计 [J], 李乐新;滕科;黄河
5.基于行人腿部碰撞保护的汽车前端设计 [J], 张义悦;张晓娟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究乘用车与行人碰撞是一种常见的事故类型，事故中行人的腿部往往是受伤最严重的部位。

因此，为了保护行人的安全，汽车制造商们在设计乘用车时，需要考虑到车辆与行人碰撞时的腿部保护设计要素。

第一个要素是车辆的车头设计。

车头设计对行人安全的影响非常大，因为车头是最有可能碰到行人的部位。

优秀的车头设计需要考虑到行人的保护，通常需要降低车头的整体高度和前部面积，使碰撞能量分散到更广的范围，从而减少对行人的冲击。

第二个要素是前挡板的设计。

前挡板的设计对车辆与行人碰撞造成的影响也非常大。

一些汽车制造商会采用可旋转的前挡板，以减少行人的受伤程度。

当车辆与行人发生碰撞时，可旋转的前挡板会旋转，而不是像传统的钢板那样直接撞击行人的腿部，从而减少行人的受伤。

第三个要素是车辆的车身材质。

在设计乘用车时，汽车制造商们通常会考虑车身材质的重量和强度等因素，以达到行人保护的目的。

一些车辆的车身材质采用可吸能材料，以吸收碰撞时的能量，从而减少对行人的冲击和损伤。

第四个要素是车辆的人行道上框架设计。

一些汽车制造商会在车辆的人行道上方设计框架，以减少行人与车辆发生碰撞时的伤害。

这种框架通常是由车辆的车身和前挡板组成，形成一个完整的形状，可以提高行人的安全性。

综上所述，乘用车与行人的碰撞时，为了保护行人的安全，车辆制造商需要考虑到车头设计、前挡板、车身材质以及人行道上框架设计等要素。

同时，一些辅助设备如行人保护气囊、保护膝盖的装置和气囊感应系统也可以用于额外的行人保护。

这些设计和技术的广泛应用可以更好地保护行人的安全。

除了上述的四个要素外，还有其他一些设计要素可以提高车辆与行人碰撞时行人的安全性。

第五个要素是车辆的引擎盖和前桥悬挂系统的设计。

一些汽车制造商在设计车辆的引擎盖时，使用可折叠的设计，以减少碰撞时对行人腿部的损伤。

在一些车型中，前桥悬挂系统采用低速冲击时可压缩的设计，从而减少对行人的冲击。

第六个要素是车辆的保险杠设计。

面向行人下肢保护的汽车前端结构刚度优化设计张志飞;李勋;徐中明;贺岩松【摘要】为改善汽车的行人下肢保护性能,提出了一种基于多刚体动力学模型的汽车前端结构刚度设计方法.依据下腿型对保险杠的碰撞试验和汽车前端结构的有限元模型,仿真获得腿部碰撞区域的刚度参数和汽车前端的几何位置参数,在Maydymo中建立了该模型.利用全局响应法(GRSM)进行优化求解.以下肢胫骨加速度、膝部弯曲角度和膝部剪切位移这3个伤害指标归一化后的均方估计(MSE)为优化目标,以保险杠和副保险杠的屈服力和最大变形量为4个设计变量.结果表明:目标函数降低了73.9％,胫骨加速度下降了50.3％,膝部弯曲角下降了48.9％.这说明:对汽车前端结构刚度的优化可以有效提升其行人下肢保护性能.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2015(006)002【总页数】6页(P139-144)【关键词】行人保护;多刚体模型;汽车;刚度设计;优化【作者】张志飞;李勋;徐中明;贺岩松【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400030,中国;重庆大学汽车工程学院重庆400030,中国;重庆大学汽车工程学院重庆400030,中国;重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400030,中国;重庆大学汽车工程学院重庆400030,中国;重庆大学汽车工程学院重庆400030,中国【正文语种】中文【中图分类】U461.91在交通事故中，行人因为没有足够的保护空间而成为易受伤害的高危群体，如何更好地保护行人的安全是汽车安全开发方面迫切需要提高的地方。

世界卫生组织(World Health Organization, WHO)公布的《道路安全现状报告(2013)》中显示[1]：全球每年有124万人死于道路交通事故，其中一半是弱势道路使用者，即行人(占22%)、骑车者(占5%)和摩托车骑行者(占23%)，而行人下肢是在人车碰撞中最容易受伤的部位，在行人身体的各个部位中受伤概率高达32.6%[2]。