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中国体征3岁儿童乘员损伤仿生模型在C-NCAP正面碰撞测试仿真中的应用

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汽车工程 2022年第12期44卷 1944-1953页

作者：李海岩苏航杰祝贺刘冲王彦鑫崔世海贺丽娟王一达吕文乐天津科技大学现代汽车安全技术国际联合研究中心天津300222 吉利汽车研究院(宁波)有限公司宁波315336

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构特征的中国3岁儿童乘员图斯特损伤仿生模型(TUST IBMs3YO-O),参照C-NCAP(2021年版)两种正面碰撞乘员保护动态试验,建立仿真模型。通过分析3岁儿童乘员在不同工况下的头部、颈部、胸部的运动学和生... 详细信息

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构特征的中国3岁儿童乘员图斯特损伤仿生模型(TUST IBMs3YO-O),参照C-NCAP(2021年版)两种正面碰撞乘员保护动态试验,建立仿真模型。通过分析3岁儿童乘员在不同工况下的头部、颈部、胸部的运动学和生物力学响应,研究正面碰撞测评试验中3岁儿童乘员的损伤机理和不同工况下损伤的差异。结果表明:在运动学响应方面,与正面100%重叠刚性壁障(FRB)碰撞试验相比,3岁儿童乘员在正面50%重叠移动渐进变形壁障(MPDB)碰撞试验中损伤风险更大,且远离碰撞侧的儿童损伤更严重;在生物力学响应方面,FRB碰撞中,3岁儿童乘员头部下颌与胸部接触可能出现轻微脑震荡。MPDB碰撞中,儿童出现向左的横向运动,头部下颌与右侧胸部接触,导致生物力学响应峰值较大,可能出现轻微脑震荡、肋骨骨折、肺部挫伤等损伤。

关键词： C-NCAP 正面碰撞儿童乘员损伤机理生物力学响应

面向“离位”儿童乘员的常开式安全气囊优化设计

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汽车工程 2022年第1期44卷 94-104页

作者：刘刚洪亮葛如海江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 好孩子儿童用品有限公司昆山215331 常熟理工学院汽车工程学院常熟215500

儿童乘坐校车时常呈现多种"离位"坐姿,有必要开展多种儿童坐姿下,常开式安全气囊的优化设计研究,明确12岁儿童的损伤阈值。为此构建并验证校车的仿真模型,搭建校车和常开式安全气囊的耦合模型。选取躺卧坐姿、右倾坐姿作为12岁儿童乘员... 详细信息

儿童乘坐校车时常呈现多种"离位"坐姿,有必要开展多种儿童坐姿下,常开式安全气囊的优化设计研究,明确12岁儿童的损伤阈值。为此构建并验证校车的仿真模型,搭建校车和常开式安全气囊的耦合模型。选取躺卧坐姿、右倾坐姿作为12岁儿童乘员的典型"离位"坐姿,并针对正常坐姿、躺卧坐姿和右倾坐姿,以加权伤害指标为优化目标,基于响应面代理模型和改进型NSGA-Ⅱ算法,权衡确定常开式安全气囊的主要设计参数的最优配置为:泄气阀开度199.73%、泄气阀开启压力1.1628×105Pa、安装点高度0.362 8 m和中部拉带长度0.315 2 m。结果表明:3种儿童坐姿下,具备最优配置的常开式安全气囊能够最大限度地提升12岁儿童乘员的安全性。

关键词： “离位”坐姿儿童乘员校车正面碰撞常开式安全气囊优化设计

正面100%重叠刚性壁障碰撞试验仿真中三岁儿童乘员的损伤评价

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汽车工程 2022年第3期44卷 403-411页

作者：阮世捷苏航杰李海岩崔世海贺丽娟吕文乐天津科技大学现代汽车安全技术国际联合研究中心天津300222

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构的国人三岁儿童乘员生物力学模型,根据C-NCAP(2021版)要求,建立正面100%重叠刚性壁障碰撞试验模型进行仿真,以对比三岁儿童乘员在不同约束系统中头部、胸部的运动学和生物力学响应,对汽车碰撞中三... 详细信息

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构的国人三岁儿童乘员生物力学模型,根据C-NCAP(2021版)要求,建立正面100%重叠刚性壁障碰撞试验模型进行仿真,以对比三岁儿童乘员在不同约束系统中头部、胸部的运动学和生物力学响应,对汽车碰撞中三岁儿童乘员保护进行分析评估。结果表明:使用安全带能大概率降低儿童乘员在汽车碰撞中遭受损伤的风险,五点式安全带对三岁儿童乘员的保护性能优于三点式安全带。应用具有高生物仿真度的儿童乘员生物力学模型,能应用生物力学评价参数对儿童乘员损伤机理进行深度分析,进而对儿童保护装置和试验车型进行全方位多层次的评估。

关键词： 100%重叠刚性壁障碰撞试验儿童乘员有限元仿真儿童约束系统损伤评价

基于BP神经网络的儿童乘员头部损伤预测模型及评估参数研究

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汽车工程 2024年第2期46卷 329-336页

作者：王彦鑫李海岩崔世海贺丽娟吕文乐天津科技大学机械工程学院天津300222 现代汽车安全技术国际联合研究中心天津300222

智能座舱与虚拟测评规程的推广,给乘员损伤评价带来新挑战,损伤机理与损伤风险评估参数更加多样化。本文基于图斯特6岁儿童乘员损伤仿生模型与BP神经网络算法构建正面100%重叠刚性壁障工况中乘员坐姿角度与头部损伤指标相关性预测模型,... 详细信息

智能座舱与虚拟测评规程的推广,给乘员损伤评价带来新挑战,损伤机理与损伤风险评估参数更加多样化。本文基于图斯特6岁儿童乘员损伤仿生模型与BP神经网络算法构建正面100%重叠刚性壁障工况中乘员坐姿角度与头部损伤指标相关性预测模型,探究不同坐姿下头部损伤风险以及不同评价指标之间的相关性与差异性。结果表明,构建的相关性损伤预测模型具有良好的可信度(R2>0.90),可以用于损伤预测与分析。现有头部损伤评价指标在小角度坐姿范围内(95°~108°)对头损伤评估及预测具有良好的一致性,但是对于大角度坐姿乘员,不同损伤评价指标对头部损伤风险的评估存在显著差异。因此,目前实施的头部损伤评价参数具有局限性,未来虚拟测评中应综合运动学和生物力学参数对头部损伤风险进行更加全面的评估。该研究结果可以为儿童约束系统的改善、虚拟测评以及大角度坐姿乘员头部损伤评价参数的选取提供数据与理论支撑。

关键词：损伤仿生模型儿童乘员 BP神经网络虚拟测评坐姿角度

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汽车内儿童乘员致伤原因研究方法

同济大学学报（自然科学版） 2011年第10期39卷 1548-1551页

作者：王宏雁潘曙明曹清清同济大学汽车学院上海201804 上海交通大学医学院附属新华医院急救中心上海200092

基于平均加速度理论,采用PC-Crash与MADYMO软件建立了典型儿童乘员交通事故的模型,通过耦合计算获得儿童假人的动态响应和伤害程度,结合尸检报告定性分析了儿童乘员的致伤机理.

关键词：儿童乘员事故重现乘员运动

不同坐姿的6岁儿童乘员在MPDB碰撞测试中头颈部损伤评价

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汽车工程 2021年第12期43卷 1793-1799,1824页

作者：李海岩王彦鑫贺丽娟吕文乐崔世海天津科技大学机械工程学院天津300222 现代汽车安全技术国际联合研究中心天津300222

本文中建立了具有详细解剖学结构且经过验证的3种不同坐姿6岁儿童乘员有限元模型,并施加以某款SUV 50%重叠移动渐进变形壁障(mobile progressive deformable barrier,MPDB)碰撞试验获得的减速度曲线,通过对比不同坐姿下头颈部运动学和... 详细信息

本文中建立了具有详细解剖学结构且经过验证的3种不同坐姿6岁儿童乘员有限元模型,并施加以某款SUV 50%重叠移动渐进变形壁障(mobile progressive deformable barrier,MPDB)碰撞试验获得的减速度曲线,通过对比不同坐姿下头颈部运动学和脑组织生物力学参数,探究坐姿对6岁儿童头颈部损伤程度的影响。结果表明:MPDB碰撞工况中,头部旋转载荷是造成头部损伤的主要原因,且坐姿角度的增加会导致脑组织惯性损伤风险增大,但颈部损伤风险并无增加的趋势。

关键词：不同姿态儿童乘员 MPDB测试头颈部损伤

基于E-NCAP的6岁儿童乘员损伤防护研究

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汽车工程 2017年第2期39卷 174-180页

作者：曹立波胡渊颜凌波彭宇石向南湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室重庆400023

2016版欧洲新车评价规程(E-NCAP)将后排Q系列6岁儿童假人的损伤值作为儿童保护部分的评分依据,对车辆安全性提出了新的要求。本文中建立了某已开发车型的儿童乘员约束系统仿真模型,并利用C-NCAP试验数据对其有效性进行了验证。根据E-NCA... 详细信息

2016版欧洲新车评价规程(E-NCAP)将后排Q系列6岁儿童假人的损伤值作为儿童保护部分的评分依据,对车辆安全性提出了新的要求。本文中建立了某已开发车型的儿童乘员约束系统仿真模型,并利用C-NCAP试验数据对其有效性进行了验证。根据E-NCAP中的正面40%偏置碰撞和侧面碰撞要求进行了仿真。通过两种碰撞工况下乘员约束系统参数灵敏度分析,选出对儿童乘员损伤影响显著的参数作为优化变量,以儿童损伤综合评价指标WIC最小化为优化目标,采用Kriging算法创建的响应面模型和遗传算法进行参数优化。结果表明,优化后约束系统能有效降低儿童乘员损伤值,正面偏置碰撞得分提高了9.4%,侧面碰撞得分提高了67.9%。

关键词：儿童乘员 E-NCAP 遗传算法参数优化

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侧面安全气囊对儿童乘员的损伤防护效率

江苏大学学报（自然科学版） 2011年第4期32卷 379-384页

作者：杨杏梅杨济匡亓向翠湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 查尔摩斯大学应用力学系瑞典哥德堡41296

为了评价轿车侧面碰撞中侧面安全气囊动态展开条件下对在位儿童乘员的损伤防护效率,基于子结构方法(PSM),采用LS-Dyna和MADYMO软件建立仿真模型,对Euro-NCAP侧面碰撞条件下,有、无侧面安全气囊展开时,使用增高座椅且肩带有松弛、使用增... 详细信息

为了评价轿车侧面碰撞中侧面安全气囊动态展开条件下对在位儿童乘员的损伤防护效率,基于子结构方法(PSM),采用LS-Dyna和MADYMO软件建立仿真模型,对Euro-NCAP侧面碰撞条件下,有、无侧面安全气囊展开时,使用增高座椅且肩带有松弛、使用增高座椅且肩带位于背后、使用增高座椅且肩带位于胳膊下方和正确使用儿童增高座椅的6岁儿童乘员的头、颈及胸部的动力学响应进行对比分析.结果表明:对于误用增高座椅的儿童乘员,展开的侧面安全气囊不会明显增加其头、胸部损伤风险;对于正确使用增高座椅的儿童乘员,展开的侧面安全气囊能够降低其头、胸部的损伤风险;无论误用或正确使用增高座椅,儿童乘员颈部损伤风险都需视实际碰撞情况而定.

关键词：侧面安全气囊儿童乘员侧面碰撞儿童增高座椅损伤防护效率

自动紧急制动对公交车内儿童乘员颅脑损伤影响

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医用生物力学 2023年第6期38卷 1241-1247页

作者：崔世海高伟李海岩贺丽娟阮世捷吕文乐天津科技大学机械工程学院天津300222 现代汽车安全技术天津国际联合研究中心天津300222

目的研究自动紧急制动(autonomous emergency braking,AEB)对公交车内儿童乘员的颅脑损伤影响。方法使用Prescan软件搭建公交车AEB测试场景,通过仿真得到60 km/h初速度下公交车AEB制动工况下的减速度曲线。基于已经验证的公交车模型和... 详细信息

目的研究自动紧急制动(autonomous emergency braking,AEB)对公交车内儿童乘员的颅脑损伤影响。方法使用Prescan软件搭建公交车AEB测试场景,通过仿真得到60 km/h初速度下公交车AEB制动工况下的减速度曲线。基于已经验证的公交车模型和具有详细解剖学头部结构的6岁儿童混合有限元模型,选取车内儿童乘员典型的4个乘坐位置,使用LS-DYNA软件对公交车有、无AEB制动工况下儿童乘员头部损伤进行仿真。以儿童乘员头部损伤指标HIC_(15)、大脑灰质处压力、脑组织von Mises应力及剪切应力作为损伤评价指标,对儿童乘员的颅脑损伤进行分析。结果各组仿真试验中,位置1和2前方设置挡板时,儿童乘员大脑灰质处压力超过其损伤阈值,其余各位置儿童乘员的各项损伤指标均远小于对应的损伤阈值。结论AEB能有效降低公交车内儿童乘员头部碰撞损伤,公交车内位置3处的儿童容易发生碰撞损伤风险,位置1、2处设置广告牌挡板会增加儿童乘员的颅脑损伤风险。

关键词：自动紧急制动公交车儿童乘员有限元仿真颅脑损伤

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