汽车安全与节能学报

陈海斌, 王正国, Albert I King, Liying ZHANG

2010, 1(4): 253-259. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.001

摘要 ( 2122 )

PDF (1447KB) ( 2032 )

为开展汽车碰撞事故的实验分析和数值建模，综述了下肢的损伤容限数据和损伤机制。被选文献起1859 年
的自股骨三点弯曲试验数据（Weber），直至2009 年的行人下肢多刚体建模数据（Kerrigan）。数据表明：在汽车碰撞
事故中下肢损伤较为多见，其症状常常为大面积软组织撕裂或缺损，并伴有严重骨折或脱位。对于股骨、髌骨、膝关节、
胫骨和踝关节等下肢部位，比较了在静态、动态条件下的弯矩、扭矩、轴向压缩力的损伤容限数据。对于膝关节伤、
长骨干骨折、股骨颈骨折、股骨髁骨折、踝关节骨折、脚骨骨折等典型伤类，讨论了下肢撞击的损伤机制。

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质子交换膜燃料电池的现状以及在电动车应用上的挑战

李冰, 李辉, 马建新, 王海江

2010, 1(4): 260-269. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.002

摘要 ( 3073 )

PDF (1740KB) ( 4014 )

质子交换膜燃(PEM) 料电池技术已经取得重大进步，但是质子交换膜电池性能、成本、耐久性是制约其商业
化的关键因素。基于公开发表的文献，该文综述了质子交换膜燃料电池的现状以及在电动车(EV) 应用上的挑战。在
现状方面，介绍了质子交换膜燃料电池技术在电动车上应用以及在关键技术上取得的进步，特别是电堆和系统的各
个部件在性能、成本、耐久性的进步，但是，燃料电池汽车（FCEV）的商业化面临的挑战仍然是性能、成本和而久性，
这些方面和美国能源部（DOE）2010—2015 目标还有差距。还综述了在未来商业化中燃料电池汽车的维护问题。

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束缚系统优化设计中带有老年人体模型的前碰Sled 模拟

CHOI Hyung Yun, LEE Inhyeok

2010, 1(4): 270-274. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.003

摘要 ( 2493 )

PDF (1979KB) ( 2280 )

开发了一种用于约束系统（即气囊和安全带）优化设计的前碰Sled 数值模型。该模型包括驾驶员侧边座舱
和老年人体模型。最佳化过程的目标函数是，在保持其他伤害风险（例如，头部伤害标准(HIC) 和股骨负荷）低于阈
值的前提下，使得胸部伤害的风险为最小。束缚系统的设计变量有3 种：安全带负载极限的峰值受力、安全带预张
或气囊的展开时间、和喷气孔的直径。结果表明：减少在汽车发生前碰时胸部伤害的风险，相比于年轻乘员, 老年驾
驶员需要更低的安全带预张或气囊的限制负载力。

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汽车—行人和汽车—骑车人的碰撞伤害及相关因素

徐荡, 朱西产, 马志雄

2010, 1(4): 275-282. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.004

摘要 ( 1785 )

PDF (2604KB) ( 1791 )

行人和骑车人事故的研究在中国具有重要的意义。该文根据“国际协调研究活动（I HRA）”，把汽车分为3 类：
轿车（Sedan）、运动型多功能车（SUV）、一体化单箱车（Onebox）；运用MADYMO 软件，建立了汽车—行人、汽车—
骑车人碰撞模型。通过仿真试验，对行人和骑车人头部、腿部伤害参数以及头部碰撞点横向展距、包绕距离(WAD)、
运动姿态等运动学参数的相关影响因素进行了分析。得到伤害参数与速度的量化曲线并进行回归分析。结果表明：碰
撞速度、汽车外形、行人和骑车人身材、碰撞位置、碰撞角度是影响较大的因素；行人和骑车人在伤害风险和运动学
上存在不同规律。

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驾乘人员受冲击或振动时的心律变异性分析

邹猛, 许述财, 张金换, 茹嘉良, 黄世霖

2010, 1(4): 283-287. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.005

摘要 ( 1634 )

PDF (1602KB) ( 1901 )

针对驾乘人员的安全防护，采用生理参数记录检测仪，研究了冲击和振动对人员的心率变异性（HRV）影响。
船体冲击试验时，被试者平均心率比航行时最大增加了44.3%，最小增加了1.4%；被试者的差异平均值平方根（rMSSD）、
低频率（LF）、高频带（HF）下降，但LF/HF 升高。振动试验时，驾驶员在驾驶1 h 后的平均心率增加了12.6%，副驾驶
增加了4.8% ；驾驶员和副驾驶的rMSSD、LF 和HF 均降低，但LF/HF 升高。结果表明：在冲击与振动环境下，人员交
感神经活动和迷走神经活动减弱；知识越多，年龄、责任越大，心理紧张度呈升高趋势。因此，心率变异性分析在
人员的紧张、疲劳监测以及安全防护等方面有广阔的应用与研究前景。

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PVB 夹层风挡玻璃在人体头部冲击下的吸能特性

刘博涵, 朱梦一, 孙岳霆, 许骏, 李一兵

2010, 1(4): 288-291. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.006

摘要 ( 2238 )

PDF (1950KB) ( 2295 )

研究了交通事故中汽车风挡玻璃的吸能特性对行人头部的保护。通过准静态压缩实验，获得了聚乙烯醇缩
丁醛（PVB）夹层玻璃材料的应力—应变关系。利用Ls-Dyna 软件构建有限元动力学模型，并将实测应力—应变曲线
嵌入该模型，模拟了PVB 夹层风挡玻璃在人体头部冲击下的力学响应。利用风挡玻璃的动能吸收比，比较了在不同冲
击条件下风挡玻璃的吸能效果。结果表明：在冲击速度为5~7.5 m/s、冲击角度为15°~ 45°的区间内，风挡玻璃的
吸能效果相对明显，冲击位置对风挡玻璃的吸能效果影响较小。

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基于头部合成加速度波形的发动机罩夹心层设计

董丽萍, 朱西产, 马志雄, 张轶川

2010, 1(4): 292-296. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.007

摘要 ( 2256 )

PDF (2243KB) ( 1826 )

为了提高行人碰撞中头部的保护性能，通过调整头部合成加速度波形，满足多胞复合材料夹心层蜂窝结构
的发动机罩板设计要求。从头部合成加速度的实际波形，得到了头部伤害标准 (HIC) 在取值域上的极值条件。根据
最优加速度波形理论，使用MADYMO 和HyperStudy 软件，得到了HIC 值和头部侵入量随着材料参数的响应面，以
及满足该条件的发动机罩夹心层复合材料的物理参数。结果表明：调整夹心层复合材料的弹性模量和压实应变，可以
调整加速度波形，使头部合成加速度波形符合实用优化加速度波形，达到设计目的。

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车体前端造型及材料对于行人腿部伤害指标的影响

赵正, 陈超卓, 吴沈荣

2010, 1(4): 297-306. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.008

摘要 ( 2246 )

PDF (3410KB) ( 2307 )

研究了车体前端造型、空间布置等参数以及前保险杠材料的选取对在行人—车辆碰撞时行人腿部伤害指
标的影响。对于欧洲新车评价规程（Euro NCAP）工况下，行人保护小腿和大腿碰撞实验，采用有限元瞬态分析程序
LS-DYNA，数值模拟分析了行人腿部的受力以及损伤机理。用计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，CAE)
准静态加载曲线，与实验结果对比，验证模型正确性。考查不同泡沫材料对小腿胫骨加速度、弯曲角度和剪切位移
的影响；考查不同的发动机罩前缘高度、保险杠前缘长度、发动机罩刚度和水箱上横梁x向位置等参数，对大腿轴
向力和弯曲力矩的影响。结果表明：在EPP、PU 和STRAND 三种泡沫材料中，EPP 材料的刚度特性更有利于行人小腿
保护，当泡沫x向厚度、密度和z向安装高度发生变化时，胫骨加速度的变化趋势较复杂，没有明确规律；弯曲角度
和剪切位移的变化趋势比较一致，呈现单调的变化趋势；大腿伤害值受发动机罩刚度影响较小，受其他因素影响较大。

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基于行人腿部保护的SUV 车型前端吸能结构设计

岳国辉, 韩峰, 李夕亮, 马立军, 蒋斌庆, 陈现岭, 张凯

2010, 1(4): 307-321. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.009

摘要 ( 1785 )

PDF (2450KB) ( 1694 )

在行人保护法规中，吸能结构的伤害值指标与关键零部件的板厚、材料等参数高度相关。该文提出了一种
适合于高大运动型多功能车(SUV) 车型的前端行人腿部保护的吸能结构设计方案。该设计方案，结合多款车型的改
进，运用“计算机辅助工程(CAE)”环境下的“试验设计（DOE）”理念，对行人腿部保护分析模型中吸能结构做非线性
的DOE 处理，改变吸能结构中关键零部件的板厚、材料，比较非线性分析结果，并与试验结果进行相关性分析，获
得了预期方案。

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结构胶和结构泡沫——改善碰撞性能的可行技术

Kyle Royston, Martin Hornung, Micheal Hajj, Jingfen ZHANG

2010, 1(4): 313-319. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.010

摘要 ( 2710 )

PDF (2092KB) ( 3084 )

为了新能源车的整车轻量化并保证其安全性，Henkel 公司完成了两项新技术——结构泡沫和结构胶。该文
测量了该组材料的物理、化学特性，以便实际应用和提高整车性能。结果表明：一种结构泡沫具有质量轻、强度和
刚度高的优点，应用该种泡沫可减轻车辆自重，节省成本, 在碰撞情况下提高车辆骨架对能量的吸收；另一种结构胶
可提供有效连接方式，优化连接处应力分布，提高结构整体的强度和刚度，防止不同金属材料之间的电腐蚀，从而
也降低生产成本。许多汽车生产商已经将该两项技术用于整车生产线上。

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极限工况下汽车动态稳定性因数模型与分析*

何元超, 李亮, 宋健, 李红志, 吴凯辉

2010, 1(4): 320-328. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.011

摘要 ( 1831 )

PDF (2460KB) ( 2417 )

动力学稳定性控制（dynamics stability control, DSC）系统可以提高汽车的稳定性。DSC 控制逻辑中名义
横摆角速度的选取直接和汽车稳定性因数相关。考虑到动力学稳定性控制干预的极限工况下，汽车大联合滑移、大
横向加速度特征，需要对汽车动态稳定性因数进行分析，进而设计出能够融合汽车动态转向特性的综合稳定性因数，
作为DSC 控制器的关键控制参量。该文对某轿车利用ADAMS 软件动力学仿真以及实车测试方法，并结合整车动力学
参数对转向特性进行分析，得到综合稳定性因数。在此基础上通过极限工况移线试验验证其有效性。

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前纵梁碰撞模拟中的焊点建模方法比较

蒋小晴, 杨济匡, 肖志, 叶映台, 郭杰

2010, 1(4): 327-331. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.012

摘要 ( 1869 )

PDF (1835KB) ( 2701 )

研究了汽车前纵梁碰撞有限元分析中焊点的5 种建模方式对仿真精度的影响。这5 种焊点建模方法：刚性
化节点模型、无质量刚性杆模型、可变形梁单元模型、实体单元模型和弹簧单元模型。在Ls-Dyna 通用非线性动力
学软件平台上，建立对应的焊点模型，根据某前纵梁台车碰撞实验，对比分析这5 种方法在模拟焊点失效响应、前
纵梁的动态响应、建模的难度，点焊模拟连接、载荷力的优点和不足。结果表明: 能否模拟失效对仿真精度有较大
影响，在前纵梁碰撞模拟计算中模拟精度较高的焊点模型依次为：实体单元模型、可变形梁单元模型和弹簧单元模型。

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