当前课程知识点:汽车碰撞安全基础 > 第9讲:侧面碰撞保护 > 9-4 :侧面碰撞缓冲衬垫设计 > Video
这个结果呢
就是我借用
我看看这个侧面的缓冲垫
对假人各种伤害值
甭管我们关注的骨盆加速度
还是VC
都能算出来对吧
你加速度能算出来
V就能算出来
V能算出来
C就能算出来
来看看它的一些差距
我这里边
引用的一篇论文
我是我的同事Dr. Y.C. Deng
他很旧的一篇论文
1988年
1988年发表的
那个时候
他虽然他的仿真计算比较
那会儿计算机也没有现在好
但他算的这些研究的结果
今天都是成立的
就是在研究我刚才说的
我按计算器
他算的比这个要复杂
这是他的论文
是一篇SAE论文
那他考察了四个主要的
假人的伤害指标
我刚才说了
实际上指标比这还多
A 我都列在这儿了
A是骨盆的加速度或者减速度
TTI就是那个
我们不喜欢的基于加速度的
假人胸部伤害值
什么在这儿放一个加速度计
在这儿放一个加速度计
两个加起来除以2
或者谁取大
这是TTI
所以A和TTI
A是很明确的就是加速度
TTI是两个加速度的一个
一个加起来再除以2
或者是取大值
那无论是TTI还是A
都是这个区域的加速度
第三个伤害值
是我们喜欢的VC
也就是胸部或者这部分的
它被推开的速度
乘上胸部压缩的距离
百分比 30% 20%
然后D呢
实际上就是VC里的一部分
D是VC里的C
就是假人肋骨的压缩量
我们不是说吗
胸部的压缩量是表征伤害的
一个关键的一个参数吗
所以我就看看这四个
表征伤害的参数
随着我要设计的
Pusher的 有无 软硬 厚薄
它的变化趋势
那我不给大家展示所有的结果了
这里边其中一个结果就是说
给定车门的侵入边界条件
我刚才说这边界条件
车门是以我那条红线侵入的速度变化
这件事不要变
这是我的边界条件
然后给定我的衬垫的刚度
什么是衬垫的刚度呢
就是我刚才说到泡沫衬垫
30千牛的力或者20千牛的力
或者50千牛的力
就是你设计
你认为这个力合适
你就告诉供应商给我这个力
给定这个刚度
刚度 我来变厚度
你有两个参数
你说我是100毫米还是120毫米
还是140毫米 还是90毫米
我看这个关系
所以这个关系是说
给定车门的侵入速度
给定缓冲垫的硬度
缓冲垫的厚度
随着缓冲垫厚度的增加
这四个伤害参数呈相反的方向发展
这是很麻烦了
两个基于加速度的我量
都在降低 好事啊 对吧
我希望它的降低了
两个基于位移的量都在上升
什么力学道理
它是满足牛顿定律的
所以我这儿说了
我讲人体碰撞损伤的时候
我不是说了吗
两大阵营在争论
美国政府
Dr. Eppinger
这也是我在美国政府工作的时候
我的同事
当然比我senior了
他后来退休了
我就是从他那儿拿科研经费来研究
我刚才所研究的各种事
他就坚定的认为TTI好
那Dr. Viano
通用汽车的专家
他们还有一些教授
他们就认为VC D好
那我个人
我是支持所有的不带加速度
你看我有两个不喜欢
第一我不喜欢加速度
第二我不喜欢安全气囊
我希望这四天的课讲完了
记住 我不喜欢这两件事
加速度高度的不可靠
高度的敏感
你稍微把假人位置调一调
什么做的歪一点
那个TTI就变得一塌糊涂
所以你们要是设计车
特别有经验
你去天津中心做试验
在试验的规程里边
你不要满足它
不要违反它的试验规程
你把假人稍微的哪个位置调调
哪个地方
对 就像我说的
我在我副驾驶座位上放了个电脑
底下垫了个盒子
好 它那个传感器
就感觉到我放了一个假人在那儿
它高度的对传感器的敏感
传感器的位置
你都知道传感器在哪些位置
OK 所以就得到了
这么一个结论
这个结论就很令人很麻烦 对吧
而且有些评价指标里这两类都有
那好 我在变化参数设计
薄厚设计
一类变好了
一类变坏了 你咋办法
力学基理
我们把它理解一下
力学基理是
别忘了
我们在有限的空间里边
你放了衬垫
衬垫就占据了空间
空间我不会给你增大的
你不放衬垫 空间就大
你放了衬垫 空间就小了
这个衬垫呢
是要占据空间的
这是一件事
你有了衬垫的话
衬垫就会提早的接触到假人
提早的接触到假人
你指定的衬垫上力
倒是能给假人一个满意的加速度
所以加速度满意了
你没有衬垫的话
碰撞力很大
有衬垫的话
而且衬垫厚了
加速度降低了
但是很遗憾
由于你衬垫变厚了
你跟假人
这个地方的作用时间就变长了
第一你得提前接触到假人对吧
你推他的时间变长了
你推他的时间越长
你对他做的功越大 对吧
这是功或者功力
甭管是什么
所以你外边的能量
传输到假人身上就越大
假人本来能量是零啊
本来人家就是
动能就是零
结果你推着它
让它产生了动能
它产生点动能 没有问题
但由于你让它获得了动能
获得了速度
就使得它这个动能
它就得消耗 对吧
它就得靠压缩自己的胸部
来耗掉你给它传递到动能
那对不起
它的C就加大了
它的D就加大了
乘上它的速度
所以
由于你给它作用的时间变长
你对它传递的能量
做的功就大了
因此 所有基于速度
和位移的伤害值
都变坏 变大了
所有基于加速度的伤害值
都变好了 变小了
为什么基于加速度的变小
是因为那个力是你设计的
你说30千牛合适
20千牛合适 5千牛合适
那是你设计的
因为你设计好了那个力
除以假人的质量
这不就是加速度吗
这是你设计的
所以能不变好吗 对吧
所以这就是我们的力学基理
力学基理的麻烦就是
在给定的 有限的车内空间内
我们存在一个
最优的衬垫的厚度和刚度
也就是说
你的老板给了你这个空间
让你往这儿放一个衬垫
衬垫刚度的选取
厚度的选取
是一个有一个最优量的
并不是说
越大越好 越厚越好
越刚越好 越软越好
那不是的
这个量就是你们用试验或者仿真
来去把它分析出来
关系就是
或者原理就是刚才这个原理
好 理解了碰撞能量
我们来看是不是结构的设计
另外我们刚才说了
要在侧面放一个很好的衬垫
包括安全气囊
把假人很均匀的推出去
那还有另外一件事呢
就是我希望我的侧面结构
侵入的量少一点
或者是慢一点
也有好处
接着还是这篇论文里的结论
那邓博士呢
就做了这么一个研究
他反正是做仿真嘛
成本不高
他说我看看侧面结构无限加大
对吧 反正不是做试验
说我这侧面结构
原来有个基准的强度
把这强度乘2 乘3 乘4 乘5
一直乘10
这么一路做下去
它侧面结构越强
就使得侧面的变形越小 对吧
你记着刚才我的那个
车门被推进来
假如你设计一个
无限钢的侧面结构
侵入量就变小了对吧
那结论是这儿
随着侧面结构的变强
侵入量肯定变小
所有的四个伤害指标
都呈现先降后升的趋势
这很麻烦
就是说你越加强
咱们说你侵入量要降低
那你就不断的加强结构
加了一根梁
加了一个重量对吧
然后指标变好了 挺高兴
你接着往上做
完了指标又变差了
这里边力学基理是什么
所以呢结论是
存在一个最优的侧面结构
并不是越强越好
也并不是越弱越好
这个太强呢
对于伤害不好
还增加重量
这个力学基理 在这儿
这个力学基理 蛮重要
我们来把它看一下
就是存在一个最优的侧面结构
太强了不好 太弱了不好
我们看结构
这是我的车的
我朝后看
这儿坐一个假人
假设这是驾驶座
这是后视镜头
然后这是一个侧面
那侧面我就来了一个MDB
这个侧面叫做可变形的障碍物
转过来了
50公里/小时转过来了
如果我这个车门
无限刚 无限强
我加了很多结构进去
让车门相对没有变形
没有侵入
好像是好事 对吧
会造成什么问题
一个是呢
记得刚才我们讲的动量交换
你整个的车被MDB推动
它会获得一个速度
它会被推走 对吧
这是一件事
在推走的过程中
别忘了这时候跟以前有差别
车门是不进来的
车门是不进来的
这样假人和车门的接触速度是什么
刚才我们那个很复杂的图
车门比假人快多少
这个什么
那个图还是成立的
唯一不存在的
就是车门相对于车
没有相对速度
整体被推走了
这是唯一(不存在的)
假人在车里边有什么约束
咱们从牛顿力学这儿看一看
就有一个安全带的约束嘛
然后顶多还有一点摩擦力
相对这么大的碰撞
50公里每小时
它原来速度是0
它几乎没有什么约束力
也就是说
你权期把它看作
说假人在这个情况下
它的约束力几乎是0 很小
当你粉色的车被推走
获得了50公里/小时一半的速度
比如说28公里/小时的时候
就意味着
你再等个那么50毫秒
黄色的假人
会以25公里/小时的速度
撞上了 对吧
运动是相对的 撞上了
所以实际上最终
假人和车门的接触速度
实际上还是有的
反正不是你撞上它
就是它撞你 对吧
是有的
这就是假人初始
静止 最后和车的内饰
你的门把手
发生的接触速度
那我们看看
这么一个无限刚的
没有侵入的侧面结构
发生什么问题了
为什么他无限刚了以后就不好了
力学基理在这儿
就是你的资源呀
没有被充分的利用上
你别忘了我坐在这儿
我这毕竟有200毫米的空间呢
我们虽然说
侧面碰撞的时候很麻烦
生存空间很小
就这么点空间
但就这么点空间
你也得把它最好的利用上啊
你不用 这就是不用
你把侧面结构
设计的无限刚硬
这就是不用
这空间白白的留在这儿 没有用
所以既然你有的资源
没有充分的利用上
你一定会在某一个点上遭到报应 对吧
这个报应就是
所以能量吸收
这个侧面结构
要设计成可变形的结构
因为你有200毫米的变形空间
在这200毫米的变形空间中
你通过这些金属的变形
门梁这些东西变形
你会消耗掉一部分能量
你如果不利用空间消耗能量
那能量就去
反正总会要被谁消耗掉 对吧
那就假人撞到门内饰的
接触速度就会高
伤害就会大
那道理是这个道理
我们总结一下
在侧面碰撞保护设计中
我们要注意的几个要点
一个是我要有
足够强的侧面结构
减少车门的侵入量
跟我刚才讲的矛盾 不矛盾
刚才讲的是
你不要使劲的往上扔结构进去
既牺牲了重量
又没有充分利用性能空间
这里边说的是
大部分侧面结构都是偏软的
你在这个情况下
你还是要加强的
这是一件事
第二部分就是要充分利用
观察好假人跟车的内饰结构
它相对的空间关系
你把空间关系理解好了
因为每个车的内饰
形状都不一样
你把这个理解好了以后
这跟座椅有关系
你的座椅位置
座椅的软硬
跟座椅有关系
你这把假人沉垫在座椅上
瞄好了
这个地方是假人的髋部
这个地方是肩部
你要把空间的位置摆好
所以你要去设计 要优化
这是第三条
你要优化各个缓冲垫的位置
放在什么地方
刚度和厚度
这件事里边呢
我少说一个
还包括侧面气囊
你在哪里
因为侧面气囊的功能
跟我们刚才说的缓冲垫
是同一个功能
同一个功能
那你把侧面气囊藏在哪儿
让他以什么样的路径展示出来
在什么样的时间
作用在什么样的假人位置上
这就是第三条
好 第四条侧面气囊
这两个是同一个
然后你要达到的目标呢
就是要对假人均匀的施加力
推开假人
来控制这个假人的
各个部位之间相对运动的形态
来减少它的伤害指标
尽管你被给的考卷
什么VC 加速度
位移 胸部(压缩量)
它是有一定的矛盾性的
那你把力学基理理解清楚
把它的矛盾性理解清楚
你才能够设计或者优化 对吧
最后一个问题
为什么我们在车里边
车门放一个斜的门梁
来减少车门
或者侧面结构的侵入
加强车的侧面结构
为什么这个门梁
一般都是斜的
因为我也见过水平的
但绝大部分都是斜的
而且都是这么斜
你们做过侧面碰撞的工程师
想想 为什么
看看这张图
这是我们整个侧面碰撞
侧面结构 力撞上来
你的所有的结构
力的传递路径
实际上就跟侧面的结构有关系
这个侧面的结构呢
这个乘员舱是蛮难设计的
因为乘员舱里边是空的
没有任何支撑
你又想的侧面不要进去
正面不要进来
保持乘员舱的完整性
然后翻车的时候
A柱 B柱 C柱足够强
车顶不要塌下来 对吧
所以你在这么一个空的结构里边
放上这些柱子
把它支撑起来事情是蛮难的
所以你的那个侧面碰撞
力是怎么传递
从这个什么门槛梁B柱往这边传
上面这样传 你要清楚
然后你B柱的大的变形
和车的往里进来
这200毫米 300毫米
我需要放一根梁
把它支撑住 你要想清楚
斜的目的 就是使得
侧面碰撞的力
通过你放的这根斜梁
传递到车的
主要的着力点上 结构上
你如果这根斜梁不是这么斜
是横在中间
你不能放在最下边对吧
你总得放在中间
中间的话才是我的
侧面碰撞墙推进来的位置对吧
你如果放在中间
你看看你的着力点
这一边没有问题
A柱还是蛮强的
这边呢 是在B柱的正中间
或者在B柱的下三分之一
那是你的着力点
B柱的
B柱的中间 或者下三分之一
里边是空的
没有任何着力点
所以这是为什么
你要把它斜到这个位置
这个位置是B柱门槛梁
和水平横梁的三接头
最强的地方
这也是我们要放乘员舱的
做正面碰撞的时候
放乘员舱的加速度计的地方
对 所谓放在B柱门槛这儿
-1-1:汽车安全问题的背景
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-1-2:车辆碰撞过程
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-1-3:汽车安全的定义
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-1-4:乘用车组件及车身结构碰撞区域
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-1-5:汽车碰撞的类型和碰撞设计要求
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-1-6:汽车碰撞安全设计与分析过程
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-2-1:汽车碰撞波形的定义
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-2-2:发动机对碰撞波形的影响
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-2-3:车辆运动学分析
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-2-4:乘员运动学分析
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-2-5:乘员动力学(1)
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-2-6:乘员动力学(2)
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-补充:整车碰撞试验视频
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-2-7:基于等效方波的质量弹簧模型及约束系统刚度设计
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-2-8:碰撞波形与乘员的约束系统设计匹配(上)
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-2-9:碰撞波形与乘员约束系统设计匹配(下)
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-3-1:冲击载荷下人体的受伤机理
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-3-2:冲击载荷下人体的力学响应
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-3-3:人体的损伤容限
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-3-4:人体冲击力学的试验方法
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-3-5:冲击载荷下人体胸部的力学响应
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-3-6:人体胸部碰撞损伤容限
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-3-7:冲击载荷下人体头部的力学响应与碰撞损伤容限
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-3-8:人体其他部位碰撞损伤研究
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-作业1
-4-1:碰撞假人演变和开发历史
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-4-2:混III 50百分位假人的结构
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-4-3:其他碰撞假人
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-4-4:假人的生物逼真度控制和改进
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-4-5: 碰撞假人主要结构介绍
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-4-6:典型整车碰撞试验过程介绍
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-4-7:典型滑车碰撞试验
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-补充1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
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-补充2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验
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-补充3 可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-5-1:安全带与气囊的功能
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-5-2:安全带结构
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-5-3:气囊的结构与工作原理
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-5-4:气囊的潜在危险性
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-5-5:气囊对离位乘员的危险性
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-5-6:碰撞感知的概念与难点
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-5-7:点爆策略的制定过程
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-5-8:周青教授解读汽车乘员约束系统工作原理
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-6-1:汽车座椅的结构
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-6-2:颈部挥鞭伤及影响因素
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-6-3:座椅的功能和碰撞安全性设计
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-6-4:防挥鞭伤的原理和保护装置
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-6-5:座椅刚性和柔性的争议
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-6-6:基于座椅滑动的尾撞乘员保护
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-6-7:座椅主要结构及功能介绍
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-6-8:基于座椅滑动的尾撞乘员保护(会议报告版)
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-作业2
-7-1:儿童乘员碰撞保护问题
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-7-2:儿童身体生物力学特性及伤害研究
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-7-3:获取儿童损伤生物力学特性数据及儿童假人设计
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-7-4:儿童乘员约束系统
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-7-5: 儿童乘员约束系统碰撞性能评价
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-7-6:儿童座椅台车试验过程介绍
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-7-7:儿童约束系统使用正确与否的对比
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-8-1:碰撞法规试验的单一性与交通事故的多样性
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-8-2:自适应乘员约束系统优化仿真平台
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-8-3:可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况
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-8-4:可调式乘员约束系统构型优化结果40kph工况
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-9-1:侧面碰撞保护设计评价方法
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-9-2:侧面碰撞过程分析
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-9-3:髋部缓冲衬垫设计考量举例
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-9-4 :侧面碰撞缓冲衬垫设计
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-9-补充1:车与车侧面碰撞试验
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-9-补充2:C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-9-补充3:侧面柱碰撞试验
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-9-补充4:可变形移动壁障侧面碰撞试验
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-10-1:乘员头部碰撞问题的背景
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-10-2:力学建模及其依据
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-10-3:研究结果如何指导乘员头部碰撞保护设计
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-10-4:乘员头碰撞小结
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-作业3
-11-1: 行人碰撞事故特点及伤害
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-11-2:行人下肢碰撞损伤机理研究
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-11-3:行人安全评价方法、法规及实验模块
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-11-4: 基于行人模块试验评价方法利弊
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-11-5:车辆前端结构的行人碰撞保护设计
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-11-补充1 行人碰撞保护中成人及儿童头模块碰撞试验
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-11-补充2 行人碰撞保护中下肢模块碰撞试验
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-12-1:薄壁管件轴向压溃设计和分析
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-12-2:塑性铰的概念
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-12-3:薄壁方管轴向压溃变形模式和机理及其力学模型
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-13-1:结构和材料碰撞响应之复杂性
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-13-2:冲击载荷下材料的表征与测试-材料特性的复杂性
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-13-3:冲击载荷下材料的表征与测试-应用环境的复杂性
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-13-4:冲击载荷下材料的表征与测试-试验设计与优化
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-13-5:碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真
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-作业4
-14-1:影响两车相撞安全性的因素
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-14-2:具体说明重量、刚度、几何尺寸等如何影响两车相撞安全性
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-14-3: 不同重量级别汽车的安全性设计
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-14-4:事故统计及车重的发展
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-14-5:轻量化技术对汽车安全利大于弊
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-15-1:电动车事故
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-15-2: 电动车电池排布及电池的细观结构
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-15-3: 电池的起火条件及设计准则
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-15-4: 电池碰撞安全性研究
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-15-5:小型轻量化电动车的碰撞安全性研究
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