Video在线视频

好 同学们好

我们现在开始本节的讲座

我们现在开始我们这次课的

最关键的一部分

汽车碰撞安全的评价方法

这一部分内容比较多

包括两大部分

一部分我们管它叫

汽车碰撞假人的设计和要求

第二部分是汽车的碰撞试验

整车的碰撞试验

和滑车的碰撞试验

这两部分都是基于我们前面

这个给大家介绍过的

人体的碰撞损伤

就是我们讲人体的碰撞损伤的时候

讲它的损伤机理

讲它的变形的形态

和受伤的容限

这些目的是什么

当时我们讲过了

就是为了设计出

更好的汽车碰撞假人

来用于假人的试验

所以这就是我们前边的基础

这两部分内容

比较多的是如果大家

以后在汽车公司工作

如果是做汽车碰撞安全的工程师

你每天要介入的是这部分内容

实际上很可能并不介入

我们之前讲的人体的碰撞损伤

但那些部分

是我们设计假人和规定试验的基础

所以这部分就更关键一点

但是这部分相对来讲

它的理论点少一点

所以我们这样安排

这个第二部分的整车碰撞试验

和滑车碰撞试验

我们把它用像一个教学视频

这样的一个方式安排

大家看视频就行了

第一部分假人的设计和要求

其中有一部分是理论的部分

我们用课堂讲授的方式

还有一部分

是介绍假人的结构这些部分

我们采用视频的方式

看这个假人的部分

假人的使用或者设计之前

先给大家看一个

假人的滑车试验

也就是说在我们做整车碰撞试验

和滑车碰撞试验的时候

这个假人在那个里边都是什么形态

那整车碰撞试验也要用到

但是我只给大家演示滑车碰撞试验

是因为整车碰撞试验

假人在车里边

它的那个动作

它的那个变形看的不是很清楚

滑车碰撞试验看的比较清楚

我现在给大家看一下视频

那大家现在看到的

就是一个在我们实验室进行的

假人的滑车碰撞试验

你在试验方法里会知道

我们这试验一般都是在几十公里

30公里/小时 50公里/小时

这么一个碰撞速度

把假人放到滑车上

然后撞到模拟一个碰撞过程

大家能看到这么一个碰撞假人

在碰撞减速

模拟这么一个撞车的过程中

他的身体的运动姿态等等

还有它的局部的变形

以及你看到我们有那么多线

连的是什么呢

就是假人身上的各种各样的传感器

然后我们采集它

需要采集的损伤参数

我再给大家看一遍

那大家有一个初步的印象

看到这个视频以后

我们来介绍这个假人

当然我们在汽车公司

也不涉及到假人的设计和开发

我们只是使用假人

但是我们如果理解了

假人的设计要求和开发的流程

那我们在使用的时候呢

就会理解的更好

那我这列了一个英文的

实际上是

我自己都很难发音出来

是假人的正式的术语

那我们中文简称就叫碰撞假人了

英文叫Dummy

但实际上

它是有一个很完整的

英文的术语

如果我非要把这个

Anthropomorphic Test Device

翻译出来

那它就是指的是叫模型人 象形人

就是类似说这个东西很像真人

那我们也可以简称把它叫ATD

这是这个术语的简称

你看到有我们在实验室里

有各种各样的假人

我们今天不会都介绍到

那我们介绍其中一些主要的

我如果看看这个碰撞假人的需要

和设计要求

需要很简单

就是我做汽车的安全性设计的时候

我不能用真人来做试验

所以我必须得用一个假人来做

所以假人在我们的碰撞试验里边

实际上是一个真人的替代物

那这个真人的替代物很简单

它是个机械装置

它不是一个虚拟的装置

它跟我们真人不一样

所以我们在设计假人的时候

作为一个替代装置

那要求就很简单了

首先它得像真人

至少它的尺寸 它的变形响应

这些方面我们希望它

跟真人尽可能一样

这是我们这个讲座

或者这一讲里主要要讨论的

第二个要求

这个假人要能测量到

我们希望他测量的伤害参数

比如说我们在上一讲里边

讲人体的碰撞损伤的时候

介绍到说

胸部加速度 胸部的损伤

很可能跟胸部的加速度

和胸部的变形量是很相关的

那假人在胸部

就应该有能力测到

胸部的加速度和胸部的变形量

然后在把它输出出来

这是假人的第二部分要求

然后下一部分要求

就是我们做这么一个机械装置

它肯定是要重复使用的

我不能撞一个车就毁一个假人

所以它必须得能够可重复使用

而且要具备相当多的可靠性

不能说我这是一个实验标准

我同样的假人生产了十个

那这个公司买的假人

跟那个公司买的假人

他的在同样的碰撞工况下

他的响应不一样

那就麻烦了

我们就没法来用这么一个假人来

评价整车的试验

安全的性能

所以这就是几个假人的设计的要求

它得有可靠性 可重复性

不要一撞就坏

最重要的就是

我用红字标出来的

生物逼真度

英文叫Biofidelity

这个词解释一下

我们说这个假人的

Biofidelity好

或者生物逼真度好

意思就是这个假人有多么像真人

我们知道假人肯定不会像真人

所以它的生物逼真度肯定不是100%

先介绍一下假人

我们早期开发的假人

如果回忆一下

大概碰撞假人的开发历史是最早的

可以上溯到大概1950年代初

这个原因是在时候汽车工业

还没有很好的来涉及到碰撞安全

但是在（20世纪）40年代刚刚结束的

第二次世界大战中发生了很多

在运输车辆和战争使用的那些车辆

或者是飞机的那些工况下

很多都是冲击工况

那人体的受伤

比如举例来讲

如果飞行员从战斗机里边跳伞出来

那这时候他的脊椎

要承受很大的冲击力等等

很多车辆上也有很多碰撞

所以 为了解决这个问题

最早就出现了假人

在（20世纪）40年代末50年代初

你看到最早我们假人的名字

叫Sierra Sam

是最早开发的假人

那第二个呢是叫VIP50

那个VIP50

基本上稍微进步了一点点

它的各个关节

各个部件的尺寸

质量分布 转动惯量等等

跟真人就已经非常近似了

这么一个假人 VIP50

后来被美国联邦政府的交通安全部门

叫NHTSA

来于做乘员约束系统

这是最早的

但是我们看看那个时代的假人

除了质量分布和尺寸

跟真人接近之外

我们说他的生物逼真度很低

我们现在不讨论

等我们看到现在好的假人

生物逼真度

都达不到我们的满意的要求

你就知道

60年前开发的假人

那大概也就是一个

从质量上和尺寸上的一个替代块

另外五 六十年前的假人

缺的东西是什么呢

缺的是现代的传感器

就是说我们在假人里边

要测量头部的加速度

大腿的力

胸部的压缩量

那这些传感器在五六十年之前

实际上它的技术是没有那么好

它的体积了响应等等

这是早期的假人

直到 我们叫Hybrid假人

这个呢

我们如果在工业界工作都知道

这个我们现在一直用的叫

混III50百分位假人

混III 这个混就是Hybrid的意思

所以Hybrid就指的是混合型假人

这是最早在通用汽车研发中心

在大概（20世纪）60年代末70年代初

在那个阶段开发的

为什么叫混合型假人Hybrid

它是指的在前边（20世纪）40年代 50年代

开发那些假人

逐步的把它的优点结合起来

所以Hybrid是这样来的

那第一代就叫混I了Hybrid I

是1971年和1972年

那Hybrid II 1972年诞生的

那它的生物逼真度呢

和它的可重复性等等呢

比前边我们刚才介绍的那些假人

当然改进了很多

到1973年美国联邦政府

这个叫高速公路管理局NHTSA

正式的在美国的法规里确定

我们用Hybrid II 混II型假人

成为美国的法规

大家知道我可能介绍过

1964年美国是第一部的

碰撞安全法规出现

在那之前

在从（19）64年一直到（19）73年

都还没有很好的合适的假人来评价

汽车的约束系统

直到混II的出现

发现可以了进入法规

那我用红字标出来的

这个FMVSS 208呢

就是美国的之正面碰撞保护法规

这法规已经很长时间了

可以看到同1973年混II假人进行法规

一直用到了1997年

所以20多年的时间

今天我们在中国设计车时

大家老说混III 混III

实际上混III是在1997年之后

才开始用的

尽管混III的诞生

实际上是在1976年

这也告诉大家

我们一个假人的进步和开发

有多难

1976年在前边混I和混II的基础上

通用汽车研发中心

就开发出这个混III假人

但是 它的那个生物逼真度 等等

各方面的性能也大大提高

但是NHTSA没有把它

很快的用于法规

实际上还在等 等这些东西

等这些技术内容不断的在提升

最后觉得这个混III假人

差不多可以成为法规的一部分了

通用汽车公司

把这个他开发的混III假人的知识产权

转让给美国联邦政府

这样就成为一个公开的知识产权

所谓公开的呢 就是说

世界上任何一个人

任何一家公司

我都可以拿到设计图纸

然后去生产混III假人

也可以生产混III假人的有限元模型

这就叫知识产权公开了

那大家问说通用汽车投入这么多资源

几十年的研究

为什么要把这个标准来公开

或者说把知识产权来

我就不要这个知识产权了

这个原因也很简单

像它这种一流的公司

主要的目的是在引领标准

所以他开发了几十年

他对碰撞安全和假人的使用

理解的更好

他把它公开了以后

成为政府的标准

这样的话

他不就引领了标准吗

那这个混III50百分位的

正面碰撞假人

或者前碰撞假人

就成为所有国家

所有地区的前碰撞法规里边的假人

这一点是我们后边要讨论的

它为什么成为所有国家

比如说我们有欧洲的法规

日本的法规

中国的法规 美国的法规等等

世界上所有的汽车国家

它都有政府的法规

这样只要是正面碰撞

都是混III50百分位假人

我们看一下混III假人的系列

也就是它这个混III假人

它并不是一个

什么是50百分位

50百分位是一个术语

意思就是说

如果我把整个

我要考察的人群

比如说在美国

可能有三亿人

当然他五十年前没有三亿人了

就是说我把整个这三亿人

做一个人口普查

把它的身高体重

都做成一个大的数据库

50百分位就是中间的那个人

也就是说如果有三亿的话

有一亿五千万人

比这个50百分位的假人

要高 要胖 要重 要高

另外有一亿五千万人呢

比这个假人要矮 要瘦

这就叫50百分位

如果是95百分位

就是个头比较大的假人

那意思就是说是什么呢

就是说我考察的人群里边

有95%的人群

个头都要小于这个假人

重量也要小于

只有5%的人 个会比较大一点

这叫95百分位

所以这是它的定义

所以混III假人

它有一个系列

或者说我们说有一个家族

因为我们知道

人的身高体形尺寸千差万别

我不可能用一个标准的

这个身高和体重

来代表所有的人

我们在做汽车开发的时候

也希望用到一个系列

包括成人里边的个高一点

个小一点的

有能代表女性的

代表男性的

还有包括能代表儿童的

所以这个混III假人呢

就形成了一个家族一个系列

当然最早出现的

就是这个混III50百分位的假人

那其他的假人呢

包括儿童假人

包括女性假人

都是依据这个混III50百分位假人

缩放的

这是我这里边特别标注的

也就是说全世界的

混III假人的家族

只有50百分位这一个假人

具有我们认为的很好的

冲击生物力学性能的

数据基础

这是我们上一讲给大家介绍的

花的几十年的时间

做很多尸体试验

生产出这些数据

这么多东西

就支撑了这一个

50百分位的假人

那你要生产

大个的假人或者小个假人

你得重复去做那些试验

那又要几十年的积累

那就来不及了 对吧

所以有一个办法

我们总有量纲率

我们总有物理上的这些规律

所以我PPT上

列的最后一个参考文献

是非常重要的一个参考文献

就是我们用什么样的尺度率

用什么样的量纲率

把一个50百分位的假人

给它缩放成大假人或者小假人

甚至把它缩放成一个

六岁的或者十岁的儿童假人

当然这样一种缩放

它不一定具备所有的

生物力学的冲击的性能的要求

但是它总比随意拍脑袋

定出来的好

所以这是假人的系列