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所以我们小结一下
这个刚才我们说的吸能空间
由三部分组成
整个这个碰撞问题
第一部分就是我们关注的
我设计的这个衬垫结构
可能会有个10到15毫米的变形
因为如果
你设计一个20毫米的衬垫结构
不可能这20毫米的结构
都用于碰撞吸能
因为你压压压到
你总会把它压实
它的残余的材料
总是要
你从20毫米压到5毫米
力就上去了
所以这里面
如果你给了20毫米的设计
可能能用10或者15毫米
第二部分就是头模块
头模块可能是个5毫米的橡胶的头皮
这个头皮你把它用掉2毫米
3毫米 4毫米问题不大
但不可能都用完
第三部分是我这个研究的一个发现
就是你去仔细看它所有的碰撞录像
和你的有限仿真
我发现整个这个碰撞冲击的位移
不光是在我设计的衬垫模块里
有一部分压缩
和头模块有一部分压缩
我贴在B柱
这个B柱还有一部分弹性变形
要看我这个打击点
或者是检测点是车上的什么位置
如果是在A柱的顶端
非常坚硬的点
那也可能那个位置
弹性变形不是很大
但如果是B柱的中间
偏下面一点点
那个地方的那个弹性变形
或者B柱本身的弹性变形
它会有一些
有几个毫米
甚至到10毫米的这么一个位置
所以这部分
就使得我进一步去想这个问题
整个的这个吸能空间
由三部分组成
那这个B柱的弹性变形
做完实验你去看
它B柱完全
因为它这个打击能量不大
它又弹回来了
看上去没有什么
你要不仔细看的话
它没有任何变形
我就在想这5到10毫米
在我这个吸能里
它做了什么贡献
仔细看了看
实际上这个研究的一个发现
就是我们从理论上讲
这种弹性变形对碰撞吸能是没有贡献的
是因为它之后
它这个能量要释放出来
但是在我这个问题里
它恰恰好有贡献
因为你撞上去
头模块把它的动能传递给B柱的
弹性变形
它这个变形走开了
然后在B柱反弹的过程中
头模块也反弹了
或者说它反弹的更快一点
就两者分开了
也就是说你把能量
转到B柱里面
这个能量没有办法在给你转回来
那这是一个很好的一件事情
就是说我利用了B柱的弹性变形
来吸收一部分能量
这也使得就是说
我们理论推出来的吸能空间
往往比一线工程师实际用的要大
好像你这个水平还不如人家高
实际上他是它的衬垫里的吸能空间
加上大家都没有意识到的
在B柱里面还有一部分弹性的
吸能空间
这样我就把整个问题解释清楚了
然后我在看看B柱的回弹
你仔细看他回弹的时间的这个分离点
基本的结论就说
回弹这部分
对HIC的这个计算影响不大
我们知道HIC计算是一个窗口的
从t{\fs10}1{\r}到t{\fs10}2{\r}
那这个t{\fs10}2{\r}一般不是到了这个
加速度降到零的这个位置
所以当这个B柱开始回弹的时候
它可能也会推动头模块
但它基本上在大部分情况下
它已经不进入到HIC的计算窗口里了
也就是说
B柱很高兴得帮着这个碰撞吸收的能量
但它对伤害值的贡献
非常有限
而B柱在开始你加载的时候
它那个弹性的变形
使得我这个力能很快的升上去
它是有一个正面的一个贡献
那我推出来的这个力学模型
是一个理论
需要检验
我们有这么多的实验
我还有些仿真
进行了一系列检验
证明我在我的适用范围里面
它是有效的
最后小结一下
我们这个整个的研究中发现
就是说
我有一套假设它是一维运动
推出一套完整的运动学
和伤害值的公式
如果我没有一套带有封闭的
解析解的公式
我没法去了解我刚才解释的
那么多机理
这是一个结果
第二个我发现
通过仔细观察我发现
我这个吸能这个金属
汽车的这个金属结构
在有些情况下
它是能够贡献头模块的吸能的
这部分不要把它忘掉
这是我这个里面的一个发现
就在那个位置上
你可能可以用稍微薄一点的衬垫
那第三部分
我们就总结出来
整个的碰撞吸能这么一个结构
要符合一个什么样的力学特征
就是希望峰值越早越好
希望这个回弹越小越好
有了这么一个理论指导
就导出了我们跟供应商
合作开发的这么一个塑料肋板
然后泡沫塑料填充的这么一个结构
顺便说一下
整个金属的车身结构
也是能够贡献这个峰值提前的那一部分
只不过如果你的衬垫结构也比较硬
使得大家都整体更早达到
那最后一部分收获就是
我导出了这么一个伤害值
对于整个的吸能空间的
这么一个指数的递减的关系
是一个1.5次方
那么这么一个控制方程
就使得大家能够理清楚
你究竟需要多少吸能空间
来完成这个目标
你如果给的太少的话
它太敏感
你如果给的太多的话
浪费太大
这件事我们从一个数学方程上
把它说清楚了
所以我们看看
任何一个工程问题
它问题本身都很复杂
但是它里面的这个机理
你如果能够通过一个简化的力学模型
把它说清楚
尽管这个力学模型
并不一定百分之百的代表你这个问题
但它只要代表了
这个问题的核心的力学机理
我就能够说清楚
我们刚才总结的那么多的事情
这里面就说怎么用最少的资源
在这个问题里
就最少的空间
来控制我这个峰值力
或者是平均加速度
使得我的HIC值达到最低
简化的模型指导工程设计
这是我这个讲座
希望大家能记住的一点
具体的头碰撞的设计
这个不是很重要的事情
因为它跟其他的
我们汽车里面的安全设计
是类似的
那我刚才讲的
实际上是因为是20年前的工作
所以是发表在1998年的
美国汽车工程师年会上
这篇论文大家可以去找找看
好 谢谢大家
-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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