侧碰过程中侧门总成对前排外侧乘员人体损伤程度研究.pdf
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1、 10.16638/ki.1671-7988.2023.018.017 10.16638/ki.1671-7988.2023.018.017 侧碰过程中侧门总成对前排外侧乘员人体 损伤程度研究 于 琰1,苏洋洋*2,熊 乐3(1.中汽研汽车检验中心(常州)有限公司,江苏 常州 213100;2.江苏理工学院 电气信息工程学院,江苏 常州 213001;3.中汽研汽车检验中心(宁波)有限公司,浙江 宁波 315104)摘要:由于中国城市交通道路的布局多以平面交叉为主,在汽车保有量逐年增加的同时,车辆侧面碰撞事故概率逐年增大,且较于正面碰撞对乘员的损伤更为严重。为分析车辆侧面碰撞过程中前排外侧乘员
2、身体各部位损伤情况,对前排外侧乘员与车门内饰板直接碰撞的肩部、胸部、腹部、髋部损伤影响进行了损伤等级分析和车门受力模型建立,搭建了模拟车门侧碰冲击试验台,随切入车门变形量和时间的变化过程得到不同部位冲击块的最大加速度和最大作用力。研究结果表明,肩部、胸部、腹部、髋部最大等效加速度分别为 10.53g、23.02g、12.28g、26.75g;最大作用力分别为 2 035 N、3 718.87 N、2 631.94 N、5 419.25 N;肩部损伤程度小于 AIS4、其他部位损伤程度小于 AIS3,该实验数据为前排外侧乘员的安全出行和车门结构的可靠设计提供了依据。关键词:侧面碰撞;人体损伤;冲
3、击试验;等效加速度;最大作用力 中图分类号:467.5+23 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2023)18-82-07 Research on the Damage Degree of the Passengers Body Caused by the Door in the Process of Lateral Collision YU Yan1,SU Yangyang*2,XIONG Le3(1.CATARC Automotive Test Center(Changzhou)Company Limited,Changzhou 213100,China;2.School of
4、 Electricaland Information Engineering,Jiangsu University of Technology,Changzhou 213001,China;3.CATARC Automotive Test Center(Ningbo)Company Limited,Ningbo 315104,China)Abstract:Since the layout of urban traffic roads in China is dominated by plane intersections,the probability of vehicle side coll
5、ision accidents increases year by year with the increase of vehicle 作者简介:于琰(1990),女,助理工程师,研究方向为汽车被动安全测试,E-mail:。通信作者:苏洋洋(1991),女,硕士,助理实验师,研究方向为生物医学与生物信息学,E-mail:。基金项目:江苏省高等学校自然科学研究资助项目(20KJB580005);常州市科技支撑计划(社会发展)资助项目(CE2020 9002);常州市领军型创新人才引进培育资助项目(CQ20210093,CQ20220089);江苏省高等学校自然科学研究资助项目(22KJB4600
6、21)。第 18 期 于 琰,等:侧碰过程中侧门总成对前排外侧乘员人体损伤程度研究 83 ownership,and the damage to passengers is more serious than that of frontal collision.In order to analyze the injuries of various parts of the passengers body in the process of vehicle side impact,the damage grade analysis and damage mechanics model of th
7、e shoulder,chest,abdomen and hip caused by the direct collision between the passenger and the door interior panel are carried out,and a simulation test bench for the side impact of the car door is built.The maximum acceleration and the maximum force of the impact block at different positions are obt
8、ained with the changing process of the deformation amount and time of the door.The results show that the maximum equivalent acceleration of shoulder,chest,abdomen and hip is 10.53g,23.02g,12.28g and 26.75g,the maximum force is 2 035 N,3 718.87 N,2 631.94 N and 5 419.25 N.The damage degree of shoulde
9、r is less than AIS4,the injury degree of other parts is less than AIS3.These experimental data provide the basis for the safe travel of front and outside occupants and the reliable design of the door structure.Keywords:Lateral collision;Body injury;Impact test;Equivalent acceleration;Maximum force 随
10、着经济的发展,我国公路数量逐年增多,城市交通道路的布局逐渐以平面交叉为主,十字路口、分叉路口、丁字路口分布甚广,复杂路况致使车辆发生碰撞的概率变大,其中车辆侧面碰撞是我国交通事故发生概率最高的一种交通事故形态,此类事故所引起的死亡和受伤人数占的比例在所有交通事故中分居第二和第一1-2。侧面碰撞事故中,乘员受到的伤害发生在车门内饰板与乘员开始接触直到内饰板将乘员推开这一过程中,相较于车辆的正面,车辆侧围变形空间较小,几乎没有缓冲空间来保证车内乘员的生存空间,导致乘员的肩部、胸部、腹部、髋部受到相较正面碰撞更为严重的身体损伤3。通过对车辆侧面碰撞过程中乘员人体损伤程度的分析,搭建模拟车门侧碰冲击试
11、验台,采用刚性块模拟前排外侧乘员的肩部、胸部、腹部、髋部尺寸及质量参数,对车辆右侧前门总车包括车门钣金件及内饰进行侧碰冲击试验,通过对四个部位冲击块对车门侵入的等效试验加速度和冲击力进行分析,来反映乘员在侧碰过程中所受到的伤害,为乘员的安全驾驶和车门结构的可靠设计提供了依据。1 人体碰撞部位损伤分析 车辆发生侧面碰撞时,车门几乎没有足够的吸能缓冲空间来保证车内乘员的生存空间,由于大部分车辆侧门无安全气囊,车门内饰板将直接对乘员的胸部、腹部、髋部和肩部造成损伤,易导致肩部和肋骨骨折、肾脏受损以及髋骨骨折等问题。为了研究车辆侧面碰撞过程中,车门总成对乘员身体的伤害程度,分别对胸部、腹部、髋部和肩部
12、四个部位损伤进行分析。乘员人体侧面碰撞损伤程度常用简略损伤等级(Abbreviated Injury Scale,AIS)来进行评估,共分为 6 级,其中 1 级为轻微伤、2 级为中等伤、3 级为较严重伤(无生命危险)、4 级为严重伤(有生命危险)、5 级和 6级为特别严重伤(致死损伤)4-5。1.1 胸部损伤 车辆侧碰过程中对胸部的损伤主要在肋骨和较低脊骨部分,胸部伤害指数 TTI(d)如式(1)所示。TTI(d)=1/2(GR+GLS)(1)式中,GR 为胸腔中上面或下面肋骨的最高加速度;GLS 为胸腔中较低脊骨(T12)的最高加速度。通过参考 Stalnaker 和 Tarriere 的
13、实验测试数据6,胸部侧碰的耐受限度如表 1 所示。胸部侧碰损伤等级为 3 级和 4 级以上概率与肋骨变形量之间的关系如式(2)所示。+=+=+1f)max(Rib_de4820(3.4335x1f)max(Rib_de482009752(xe1)(AIS4e1)3(AIS.PP (2)式中,Px为胸部损伤概率;Rib_def 为肋骨变形量。84 汽 车 实 用 技 术 2023 年 表 1 胸部侧碰的耐受限度 耐受限度 损伤等级 力/kN 7.4 AIS0 10.2 AIS3 5.5 AIS4 的可能性为 25%加速度/g T8-Y 轴 45.2 AIS4 的可能性为 25%T12-Y 轴 3
14、1.6 60 TTI(d)/g TTI(d)85 四门车测试中 SID 假人 的最大值 TTI(d)90 二门车测试中 SID 假人 的最大值 TTI 145 AIS4 的可能性为 25%TTI 151 AIS4 的可能性为 25%单侧胸压缩/%35 AIS3 33 AIS4 的可能性为 25%胸部整体 压缩/%38.4 AIS4 的可能性为 25%单侧胸 VCmax/(ms1)0.85 AIS4 的可能性为 25%胸部整体 VCmax/(ms1)1.0 AIS3 的可能性为 50%1.47 AIS4 的可能性为 25%1.2 腹部损伤 车辆侧碰过程中,与胸部相比腹部更容易受到伤害,内部器官在
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