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第三个定义损伤容限

损伤容限呢叫

Human Body Injury Tolerance

我刚才已经定义了很多了

那就是说我刚才不是说找到了

某种组合的力学参数嘛

压力啦 力啦 或者是什么啦

你这套参数

这个跟响应已经定义好了

然后你也知道说

我们假设用胸部压缩量吧

我这就是举例子

我就用胸部压缩量举例

说这个胸部损伤

跟压缩量有关系

这个压缩量就是我这胸部

我瘦一点

这么厚

压缩到这儿

这算压缩了50%了

压缩到这儿

就算压缩了20%了

这是一个很能容易理解的

一个几何量 对吧

当然你也可以争论

说跟速度有关系

我们权且说

如果胸部的损伤

跟压缩量有关系

这件事儿我们已经找到了

然后呢 我就要找这个

不同的损伤和压缩量的关系

这叫什么

这叫响应

这叫刚才定义的

是响应

在这个力和位移下损伤

什么叫损伤容限呢

就是我在这些损伤里边

找到一个合适

我能接受的东西

比如说我这一套

从10%到70%的这个研究

我已经做完了

说10%的压缩

对大多数人来讲

都是没损伤

这什么伤都没有

然后如果我压缩到20%

很可能是轻伤

轻伤是什么

断了两根肋骨这叫轻伤

你在这个公共汽车上站着

突然一个急刹车

你这肋骨撞到旁边

那一个扶手上了

很可能这个肋骨就断了

那可能是轻伤 对吧

20%的压缩

那到了35%的压缩

我这红颜色标出来了

这种压缩呢

对大多数人来讲

很可能是一种叫做重伤

但是可恢复的重伤

可痊愈的重伤

也就是说伤的挺严重的

你不得不住院

好几个月才能恢复

但等到过几个月

你恢复以后呢

没落下什么终身残疾

你该怎么样还怎么样

这种呢就叫做我们叫做重伤

但是是可以完全恢复的重伤

这个大约在35%左右

那再下一步

如果我把胸部压缩到50%

在一定速度下

这很可能呢就是重伤

但是能生存

你并没有把你致死

但是呢过了几个月

你伤也好了

也能够下地了

这时候发现

很可能有一些永久性的损伤

再也恢复不了了

这个是什么原因

医学上的各种事儿

所以这个可能就是这个很好理解

那如果能压到70%

你想你这胸部如果压到70%

那大多数人就死掉了

对吧

所以那这么一组关系找出来呢

我们做这个汽车碰撞安全的

做政府法规的

就开始盯着这个表格说了

我在哪设限

我在哪设限

大部分设限

都在这个层面上设限

就说我用胸部的这个损伤

做个例子

头部也有头部的

膝关节也有膝关节的例子

大部分设限都是在一个什么呢

说我这个损伤容限

在汽车碰撞安全里边

是一个重伤

但是是一个可恢复的重伤

这当然因人而异了

我们是做很多很多人的试验来的

如果说你把这个

汽车的碰撞保护法规

中国的保护法规定在这

说是重伤

说中国的法规多少

50公里/小时正面全宽碰撞

在这个情况下

这个重伤只要人不死就行

那这个时候车就会很便宜了

这个那消费者就不接受了

那如果说

你把这个中国的法规

50公里/小时碰撞

定在这儿

说所有的这个胸部的压缩量

不能超过20%

这个消费者倒高兴了

但是这个

这个车的成本就上去了

所以这就是我定法规的时候

就开始琢磨这个表格

一般都取在重伤

可恢复的重伤

取代这一个范围里边

那显然这么一个表格呢

如果我考虑颈部其他的参数

一定是很复杂 很复杂的

跟性别 年龄 尺寸 胖瘦

高矮都有关系

所以是相当的复杂

你就想我们现在汽车法规里

可没有考虑这么复杂的事儿

这个35%出来

可不是你的35%

或者我的35%

是那个他做了很多很多试验

一个平均的35%

再进一步想这个问题

这35%谁做的

这个东西已经做了

六七十年的研究了

中国的汽车

产业历史才十年的历史

也就是说

所有这些标准

都是国外的人做的

国外的人做的

50年代 60年代

这个美国人做这个的时候

他肯定不会拿一些

中国人来做试验

也就是说这35%

所有的损伤指标

都是根据西方的

人体的尺寸 性能 特性

来决定的

再进一步

所有的汽车的设计的标准

都不符合中国的

既不符合中国的人体的尺寸

性能

也不符合中国的道路情况

也不符合中国的驾驶员习惯

也不符合各种各样的事情

所以呢要不说

我们的安全性还差的很远

那怎么来研究这件事儿

跟研究机理是同样的办法

就是说尸体试验

志愿者试验

然后医学解剖

来去看这个事儿

你因为你首先你得做尸体试验

把各种压缩量量出来

对吧

测出来

然后呢就得做解剖说

这个是重伤

那个是轻伤

三根肋骨断了是轻伤

这个刺穿了肺

刺穿了心脏是重伤

这得有医生来定

然后你想不能做一个试验

你不能做一个试验

一直压到70%

那我怎么知道轻伤呢

所以你得一点一点试验来做

这个成本是相当相当的高 对吧

所以大家可以体会到

确定损伤容限是极其困难的

我刚才已经阐述了这件事儿了

这一个是个体之间的差别非常大

你做试验

这是一件事儿

这个年龄 体重 各种差别很大

另外一件事儿呢

就是经济上的原因

就很难界定

可接受的受伤程度

医学上有一个叫Lethal Dose

50这么一个Level

那这么一个Level

我们解释一下就说

包括我们药学上

也有用量

就是说你给他这个一个个体用药

或者加载荷

我试验了一百个人加载荷

因为人跟人不一样

如果我试验了一百个人

加到这个剂量

有一半的人都死了

这就叫LD50

如果有30%的人死了

这是LD30

用这么一个指标来衡量

你给他加药也好

毒药也好

治病的药也好

加载荷也好

他的严重程度

所以说显然LD50这件事儿

在汽车碰撞安全里边

是不可接受的

我总不能说

制定一个准则说

一半的人都死了

这个准则是不可接受的是吧

那同样 一个轻伤的准则

一根肋骨断裂的准则

我刚才说也是不可接受的

那会大大的提高汽车的造价

这个那对于我们

制定汽车法规而言

我们制定损伤容限的标准

就要考虑到经济因素

因为毕竟这跟下午

我要讲Recall是一个道理

就是说毕竟汽车

是一个大众化的消费品

是一个经济产品

这个就是说

不是一个奢侈品

不是一个奢侈品的话

我们就要考虑经济的因素

那在座的工程师

我要说我如果给你出一张考卷

说不考虑经济因素

造价可以爱多高多高

我要求你150公里/小时开这个车

撞到一个水泥柱子上

人出来没事

能不能做到这一点

很容易做到

想象赛车Formula one

美国的Indy Car

那个赛车

人去看赛车

主要是看撞车去的 对吧

去那撞车

那都是200公里/小时的速度

当然它直接正面碰撞速度

不一定是200公里

总而言之是很严重的碰撞

经常你看那个赛车运动员出来

没什么受伤

这就是赛车

赛车为什么呢 不计成本

所以从工程上

我们想做到很高的层次

要把车做成一个豪华产品

没有问题

但是当你要考虑经济问题的时候

难住了

我经常跟我的学生讲

我们现在做这个课题

行人头碰撞保护

如果是给一个豪华车设计

那咱们做不出博士论文来

把最好的材料招呼上去

设计就完成了

如果是给一个便宜的车做

这个就是博士论文了

就像我昨天说的

所有的约束条件给你约束死了

你手里几乎资源都没有了

还得达标

所以呢我研究清楚这些以后呢

就要来做这个法规

美国的法规 中国的法规 对吧

那所有的这个

汽车安全的标准的制定呢

我们从理论上讲

是应该基于科学的损伤准则 对吧

我刚才说了几十年的研究

但别忘了

这些研究都是很难的研究

这个论文里边可能是有错误的

做说用五十年前的手段

三十年前的手段

他出来的结果

也不一定是准确的

所以呢这个理论上讲

我用红色标出来的

应该是基于一个科学的准则

但是我们知道

科学研究没那么容易

几乎所有的法规

我们熟悉的法规

中国的除外

汽车碰撞安全标准

当它成为标准

当它成为法律的时候

里边的关键的参数指标都过时了

我昨天说

1964年是美国的第一部

是全世界的第一部汽车安全标准

1964年

那到(20世纪）80年代 90年代

欧洲的侧面碰撞标准

中国的到了2005年

行人碰撞标准

中国的第一部的正面碰撞标准

大概98年还是什么

一旦这个标准形成法律

说咱们要执行了

你再去看里边的参数

和定的事儿

说胸部加速度小于40个G

都过时了

为什么呢

一个标准的制定

没有二十年的时间

三十年的时间出不来

然后争论会很大的

然后最后他经过了长期的研究

长期的争论 妥协

最后把这个标准定在这儿了

别忘了

这是二十年的研究结果

那最近五年的呢

最近五年那边研究结果

首先压力

负压力更相关

那我能听你的吗

你这负压力更相关

发表这几篇论文

还不得再经过十年

二十年的争论

确确实实我们相信了

而且还得经济上靠谱了

才能提出这个标准

所以往往是

一旦一个法规形成了

经过了二十年的争论研究

那总有一拨科学家说

你看五年前我做了

这个事儿是不对的

这个Correlation相关性很差的

都是这样的

都是这样的

中国的法规为什么除外呢

大家想想

因为我们几乎所有的汽车安全法规

都不做科研

你不做科研

你就不用花时间 对吧

你唯一要花的时间就是

把国外的侧面碰撞安全标准

拿过来翻译一下

然后呢官员们商量一下

或者再弄个专家研讨会说

咱们是按照欧洲的标准

还是按照中国的

还是按照美国的标准

还是按照日本的标准

你无外乎就在争论这点事儿

对吧

这些弄完了以后

就出来了

那中国呢属于不得已而为之

为什么呢

我们是后发国家

后发国家呢

产业发展的太快

不像人家是慢慢起来的

突然大家都买车了

造车了

你能说没标准吗

说咱们这个汽车

在中国卖

没有排放标准

没有安全标准

没有噪声标准

没标准这个市场会乱掉的

但是中国作为一个后发国家

经济发展这么快

生活水平上的这么快

我有50年时间做研究吗

没有 怎么办 抄吧 对吧

所以这也是一个现实的问题

就有标准总比没有标准强

但我们知道

现在我们中国所有采用的标准

都是不符合中国的

这个实际情况的