当前课程知识点：汽车碰撞安全基础 > 第8讲：自适应乘员约束系统 > 8-3：可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况 > Video
这部分我说的是
我做的比较 年头比较长
而且我也觉得
确确实实应该是
今后的乘员约束系统的发展趋势
所以虽然现在
都还没有用在车上
我们上午讲了
我们做优化的空间
选择的参数
计算的方法还是比较难的
我们博士论文课题
主要时间花在这了
然后最终结果是什么
实际上是
你做设计的时候关注的 对吧
结果
其实很多结果等我展示出来
你就发现可不是这么回事
蛮简单的 就应该这么设计
但实际上你要经过
刚才我说的这么多年的研究
认知逐渐的提高
好 那我们看看
我们一共做了两个速度工况
还没有做更多的 对吧
你要想做更多的也可以
56公里每小时
是标准的法规的工况
当然在那附近也算数了
我这个可调试的乘员约束系统
针对七个身材尺寸
其中包括标准身材的
三个不同的胖瘦
两个碰撞强度
然后我用WIC
就加权的单一的伤害指标
头 胸 腿全部都加权进去了
看着一个指标结论很清楚
这个横坐标
是我这七个不同身材
或者八个不同身材
纵坐标是我的伤害值
然后两个颜色
一个是40公里/小时
一个是56公里/小时
它的伤害情况
上面那个基准工况那个红线
就是我的基础的
如果我只针对56公里/小时
一个标准的假人
我优化出来的
就是应该那个红线的
那是我的基准工况
我来看看我对我的基准工况
这个伤害值下降了多少
结论很清楚
针对所有的假人
所有的工况
伤害值都有明显的降低
那大约是我基准工况的80%左右
70% 60%
也就是说原来你的伤害如果是
反正就能降低吧 对吧
伤害的严重程度
道理其实也很简单
就是我之前用
混合动力发动机做的类比
就是因为你投入的成本高了
你原来只是一个考题
现在说我要针对七个分别优化
至于这七个优化的装置怎么产生
这个是另外的成本
但是你只要分别做
一定是每个都比原来好
而且包括标准的工况
也比原来的好
为什么标准工况也比较原来的好
因为原来做标准工况的时候
它也得照顾到一些其它的情形
它一定是只有一个解
但那一个解
是能够涵盖的面尽可能宽
我不是一个解
我这是十四个解
十四个解各看各的
那可不是都优吗
所以这是第一个结论
肯定是我们五年前 六年前
做之前我就知道有这个结论
只是量上我不知道
第二个结论相对来讲
想一想也还不吃惊
就是小体型的乘员
他的损伤风险下降更为明显
小体型就是我这标的前两个
基本上就是
一个是5百分位
最小的大概相当于
十二三岁的儿童的
那个一个身材
可能一米四几左右
和比他稍微大一点
那这两个最小的女性的
就是咱们
尤其中国的
可能平均身高偏低一点
想一想也简单
就是说因为我的传统的优化
都是按照混III50百分位假人
混III50分位假人
我们两周前大概展示了一下
西方的人体
大概78公斤重 1米78
或者是这样一个尺寸 体型
那我们小体型比它小很多
而且弱很多
而且体型之间和重量之间
它跟伤害之间的损伤
它是不成比例的
应该来说可能越小呢
它会越弱一点
所以中间的细节不去说
所以记住两个结论
如果我分别去优化的话
所有的工况都会变好
这是第一
第二针对小体型的会好的更多
是比那个我用现代的
标准的约束系统
去保护一米四几
一米五几的小个的体型
再看56公里
刚才是一个全貌
56公里 40公里
和所有的体型
然后看单看56公里的工况
一个一个来看 头部的
那头部的损伤
我不是用WIC
做一个综合指标吗
但是我回去会检测
头部是怎么样
胸部是怎么样
我一个一个去检测
只是优化的时候
我不拿它做优化目标
它是藏在后边的 对吧
它是加权 被加权进去的
然后你去看它检测头部的HIC值
蓝色的是基准工况
红色的是优化之后的
大约都有明显的下降
我画了两条线在那儿
这是这大概是
对不同身材的下降的幅度
基本上是原来的一半左右 对吧
甭管这HIC合理不合理
总而言之是说
我能做到原来的一半
原来如果是800
现在就变成400了 相对而言
那再看胸部
因为头和胸是两个致命的
胸部的话
我这只看胸部的压缩量
因为我们上次说了胸部压缩量
是一个比较好的
用于表征胸部损伤的伤害参数
看胸部压缩量也是
你看红色比蓝色低的
在小体型的时候它改善的
改进的更多
这跟我刚才说的是一个道理
因为我这里边
你记着我那些参数
我的安全气囊待会儿会说
我的安全带 我的限力
我针对小体型的
我可能用的是会弱一点 对吧
我一直在说
从两周前就开始说
我不喜欢安全气囊
安全气囊太强了
那你看看
我相信有很多损伤
都是安全气囊造成的
那我在我的优化里
后边几页你会看到
我如果弱化了安全气囊
我更大限度的利用安全带
就会有这么大的改善
所以这边就两个结论
第二个结论
小体型的乘员
胸部的压缩量下降的更明显
尽管我是对所有的假人都有改进
座椅位置
我优化设计跟传统的
现在大家每天做的
乘员约束系统的设计
最大的不同就是
我把座椅的前后位置
作为一个设计参数
也就是说我要看你的体型大小
我要看你的碰撞工况的强弱
我来调座椅的前后位置
这作为一种保护手段
那我们看看
针对56公里/小时的碰撞
正面的
优化后的座椅的位置相对都靠前
这个黑色的是基准线
大概在0.7左右
0.7什么意思呢
就是这个如果我的
它是一个
我座椅不是有调整的空间吗
最前边和最后边
如果等于1的话
就是比较靠后
等于0的话是比较靠前
大概是这样
反正结论是
黑色的是我的基准线
然后看不同的假人
不同的假人
大的假人数比较高
但是也都低于这个基准线
低于基准线的意思是说
相对比基准线做的都比较靠前
基准线是什么
基准线我说了
是在乘员约束系统
设计的时候
不考虑座椅的位置
座椅的位置是在中间的
然后我展示了两张图
上边的一张图
是50百分位的标准假人
相对个头比较大
优化之前和优化之后
优化之前是坐在这个位置
你看优化之后
优化之后它坐的稍微靠前了一点
也不影响他的坐姿
特点是什么
他的膝部基本上顶上了
膝部保护块 基本上顶上了
那这里边呢
开始我们看到结论是比较
还是有点小惊讶的
说不对呀
我们总是希望离安全带
安全气囊越远越好
你怎么给我优化的越靠近了
我们反复检查
最后证明这个结论是对的
从力学上我们也解释清楚了
解释清楚了
就是我讲座要反复强调的
引起乘员受伤的
一个很大的问题
这是有个事故
和冲击力学理论做支撑的
就是乘员的姿态不好
尤其不光是初始坐姿
还包括在运动过程中的坐姿
所以为什么我们要约束
上躯干的转角
一定要小于20°
就是说你如果整体的往前推进
当然不可能像我说的
这么整齐的话
它实际上是
乘员是能够承受
比较强的载荷的
但你如果说是这么往前推进
或者说我们所谓的下潜
这样来往前推进
这么着的话你想我的伤害
颈部 腹部 腿部
你要是这么往前推进
你的腿先撞上那个膝部挡板
然后你的全身的重量
都会压上去 对吧
如果你平着往前推进的话
尽管你的膝部还是撞上的挡板
但是它的那个载荷
就没有这样来的大
各种各样的事情
所以我希望大家记住一个
人体实际上能承受
比较大的碰撞载荷
关键是看你是不是均匀加载
所以设计约束系统的时候
这是一个核心
你设计你的安全气囊
座椅 座椅安全带
或者其它所有的东西
膝部挡板 各种事
你设计的核心就是
保证尽可能做到均匀加载
来保证这个姿态的最优
或者很好
那往前坐了以后
实际上就让载荷
比较早的顶到腿上
这个腿 你看这个坐姿
这么着顶好了以后
它对控制姿态就相对容易了
如果你让腿有一个空行程
这个时候腿是没有力的
那究竟上身相对于腿和颈部
它一个怎么运动趋势
那就靠牛顿定律去
惯性律去控制
我是来通过外载荷来控制的
所以这是我们初始阶段
优化比较吃惊
但是想一想确实有道理
然后再看那条线性的曲线
就是说我座椅位置
相对于和假人的身材
基本上呈一个线性的关系
我们把图画出来就看出来了
就说大个的 小个的
基本上就都坐在这个位置
什么位置呢
就是你的腿差不多
离前边的那个膝部挡板
基本上将将没有挨上
舒服不舒服是另外一件事
我们先把力学机理给搞清楚
这是座椅的位置
但你说这跟我的
一般的设计的理念
不叫理念
跟我的印象相反
看下边 气囊
我优化的时候
我是按照整个系统优化的
我不是只优化座椅位置
我同时还优化气囊的参数
还优化安全带的参数
它整个是作为一个系统
所以你刚才看到说
在我这个系统里
座椅坐的比较靠前
其实我很担心气囊
最后在同一个优化出来的结果是
在这个工况下
气囊几乎只与假人的头部发生作用
我的动画
包括我去输出
气囊和假人的头部的相互作用力
各种各样的参数
都支撑我这个结论
一个是气囊几乎只与假人的头部
发生作用
第二个
整个我不是气囊的几个参数
是我的设计参数吗
右下角的这个表格
包括排气孔的系数
气囊的触发时间
然后充气的那个能力
反正总而言之是
你们跟供应商谈
他能给你提供这些数据
所有的气囊的那个数据
我标出来的
排气变得更快 充气变得更快
排气变得更快什么意思呢
就是气囊 充气变得更快
就是气囊的力来的快
卸的也快
也就是说记着我们两周前的
那个Free-flying那个Ride-down
我要尽可能的减少Free-flying
这个原理很清楚了 对吧
我要用安全带的预紧
把上身约束住
我要靠这个假人
坐的尽可能离膝部挡板近
把腿部约束住
全部约束住了以后
我这个Free-flying就小了
当然同时我牺牲了一些空间
但是你别忘了
你牺牲那些空间
实际上是没用的
因为这个Free-flying
就是咱们在前面某一讲里讲的
它是没有力的
就是我这个车内
有500毫米的空间
然后力也施加不到乘员身上
你力施加不到乘员身上
你那500毫米的空间
头100毫米
你实际上也是浪费掉了
所以我貌似我往前挪了
是浪费了有限的车内的空间
但是我浪费的是
你本来就用不上的那个空间
打引号的浪费
然后由于我这样做了
我控制了姿态
使得我的气囊相对来讲变弱了
而且时间变前了
那这样来看的话
这就是我的个人的偏好了
就是我要大大的削弱
气囊对假人的作用
为什么呢
我们的课上讲的不多
你从事故
还有我们的分析看
气囊的风险相当的大
我没有贬低气囊的作用
气囊确实是救了很多人命
但是气囊确确实实
是只在严重的碰撞工况下
只在和安全带联合作用下
只在针对某一些特定的假人
比如说比较强壮的
个比较大的情况下
它有很好的功能
但对这些个头比较小的假人
你整那么大的气囊
那么强的气囊
我上次讲气囊的时候说了
你要有八个气囊
围着你的话
就相当于你被八个炸弹围着
对 那实实在在的
肯定比小孩子们
春节放的那个炮仗要厉害对吧
你想想 你这周围这炮仗
所以安全带
还是这个工况
那我们看看体型小的假人
采用了更低的限力水平
我刚才说我不是有两级限力吗
我不但有两级限力
而且每力是4kN 3kN 2kN
它这个水平也是我的优化参数
而且我还有
第一级到第二级的切换
我如果切换的很晚
就说明主要靠第一级限力
我如果切换的早
就说明主要靠第二级限力
所以我那儿还有三个优化参数
那你看体型小的假人
采用更低的限力水平 对了吧
气囊也弱了 限力也弱了
伤害自然就小了
然后防止胸部载荷过大
什么比以前基准有所提升呢
预紧量
预紧量是什么
就是安全带本来是松的
然后我需要比较大的能力
把它抽紧 抽的多一点
比如说我可以在50毫米
到200毫米中间优化
我一看都是往上限去优化去了
希望抽的多一点
就把它勒紧
减少Free-flying 减少空行程
那这里边其实有一个问题了
就是说我这原理清楚
我预紧量提高
你看胸部靠安全带的预紧
约束住了
腿部靠膝部挡板约束住了
这样的话大家就有一个
比较均匀的往前来走
那里边依赖一个什么事呢
依赖我的主动安全
如果我靠被动安全
去增大安全带的预紧量
从硬件的实现上
是有一定难度的
这就是我说的
我希望我的被动安全的那些手段
能体现作用的体现作用去
你给我半秒钟的时间
给我一秒钟的时间
我这带都可以提前抽紧
你要只给我零点几秒的时间
我可能只能抽进来80毫米
你给我500毫秒
甚至1000毫秒 等于1秒的时间
我可能就能抽进来120毫米
所以你多给我点时间
万一我错了
我们做过一个专利
就是万一我抽紧错了
我抽紧的这个装置
是一个可逆的装置
是比如电机
那万一错了的话你再恢复
再把它释放出来就行了
但是如果在被动安全的体系下
我的安全带的预紧抽紧
必须得用不可逆的装置
这跟气囊是一个道理
因为我气囊要在30毫秒
到60毫秒之间到位
我只能靠化学爆炸
别的都没有 跟不上速度
抽紧也是
如果我要在30毫秒到60毫秒之间
把它抽紧
唯一的能够快速抽紧的
这么一个硬件装置
还是化学爆炸
你想靠什么电机了
弹簧了 压缩空气了
速度都跟不上
所以这就是要
我要依赖叫Pre-crash
主动安全
给我提前一秒钟 半秒钟的时间
我们测算了
如果是比较好的电机
有个两秒钟 一秒钟的时间
是能做到这一点的 对
可逆是允许犯错误
但是不要老犯错误
我跟我的学生讲
你设计算法的时候
怎么控制这个误爆
和漏爆的这种优化
比如说你的头枕怎么挪
怎么抽紧
那你不能够让驾驶员搞的太
开开车一会儿动一下
结果是错的 对吧
所以大家看清楚了
我整个的这个优化
是把安全带的若干参数
气囊的若干参数
座椅的若干参数
作为一个系统优化
才得出了我刚才说的结论
开始我还是蛮惊讶的一个结论
但是原理 力学原理是清楚的
-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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