某车型40%偏置碰胸部伤害优化分析

俞陆新，崔 强，单福奎，靳继涛

（ 1.安徽机电职业技术学院，安徽 芜湖，241000；2.奇瑞商用车汽车有限公司，安徽 芜湖，241000）

0．引言

随着国民经济的发展，汽车作为现代化的交通工具得到广泛普及。同时，交通事故也伴随着汽车保有量的增加逐年递增。国家统计局发布的公告指出，2016年中国的道路交通事故死亡人数约为40824人，与2015年的36178.8人相比，增加了4646人。交通事故原因的统计分析表明，以预防事故发生的主动安全性只能避免5%的事故。因此，提高汽车被动安全性日趋重要，汽车碰撞标准及NCAP则是检验或评价汽车碰撞安全性能的重要依据[1]。

全世界相关地区碰撞法规标准与NCAP均包含有40%正面偏置碰试验。在偏置碰试验中，汽车与可变形壁障（ODB）发生相撞，其前部驾驶员侧40%区域与ODB重叠。由于汽车前舱缓冲吸能区域只有部分参与吸能，其设定的吸能区域通常不足以吸收所有碰撞能量。因此，必然会对乘员舱造成较大的侵入，加大了乘员伤害风险，故偏置碰撞对汽车车身结构及约束系统提出极大的考验。胸部伤害在偏置碰试验分值中占有较高的比重，特别是在NCAP试验中，胸部得分相对其他部位要明显偏低[2-4]。

2012版CNCAP评价体系已开始实行，偏置碰速度也由56 Km/h增加到64 Km/h。从而加大了此项试验的难度，特别是胸部的得分将是衡量偏置碰试验好坏的关键。偏置碰中胸部伤害值主要考察胸部压缩量（22～50 mm）与 3 ms合成加速度(38～60 g)[5]。

1．相关车型在2012版CNCAP偏置碰中的表现

CNCAP官网公布的2012版规则实施后，相关试验车型在偏置碰中的表现情况如表1所示[6]。从测试结果可以看出，三星及以上车型的前排均配备预张紧+限力安全带；四星及以上车型胸部得分均超过2分。CNCAP碰撞试验中，胸部得分普遍较低与车身本身的结构特点有关。正面碰撞时，假人在巨大惯性的作用下，胸部很容易受到来自方向盘、安全带和气囊的冲击作用，挤压胸腔从而造成伤害。同时，若胸部加速度过大，胸腔内部器官也极易受到贯穿伤害[7]。因此，对乘员胸部的保护在整车安全开发中至关重要，在正面碰撞中，安全带、气囊与假人胸部直接接触，必对胸部加速度、胸部位移造成一定的影响。

表1 相关车型在2012版CNCAP偏置碰中的表现Tab.1 The performance of related models in CNCAPbias in 2012

某车型64 Km/h偏置碰试验所统计的驾驶员各部位得分（未考察罚分项及后排假人与乘员得分，对于偏置碰而言，驾驶员得分普遍较乘员低），结果如表2所示。可以看出试验中胸部压缩量明显过大，此处得分极低。造成此部位伤害过大的主要原因与车身结构和约束系统相关，若对车身提出优化更改，费用及周期均较大，本文从约束系统级别出发，通过正交试验设计方法，筛选出对假人胸部伤害值较大的设计变量，并进行优化，找到可以充分发挥乘员约束系统的约束效能的设计变量的最优值[8-9]。

在满足约束条件的DOE计算结果中选取胸部伤害值较小的5组数据，结果如表6所示。对胸部影响较大的安全带限力值和气囊排气孔直径分别为2.5 KN和30 mm时，胸部压缩量相对较小，胸部3 ms合成加速度也较小。综合考虑，第1组数据对于胸部整体得分最优，换算成胸部得分为2.1分。后经过台车试验验证，匹配优化后的气囊、安全带，优化后试验结果与优化前对比如表7所示，胸部增加1.77分，总分共有1.7分的提升。

表2 64 Km/h 40%偏置碰驾驶员各部位得分Tab.2 The points of driver in 64 Km/h 40%bias against

2．气囊、安全带参数的优化分析

结果表明，优化气囊和安全带参数较初始试验结果有明显提升，有效保护了驾驶员胸部的安全。前排在选择限力安全带时，限力值不宜过大，因最终施加在假人胸部的压缩力为安全带限力值与织带拉出时产生摩擦力的合力。气囊的排气孔直径大小直接影响气囊与胸部接触时的刚度，若排气孔直径设定不合适，则会给胸部造成直接伤害。在不更改车身结构的情况下，通过上述方式来优化偏置碰中胸部的得分，可为整车约束系统提供一定的理论参考。

思维导图(Mind Map)是英国学者Tony Buzan在20世纪70年代初期所创[2]，思维导图有图形、有文字，其实质上是一种图形思维工具，通过图形、词汇等形象有效地表达个人的发散性思维[3]。思维导图是一种认知工具和思维技术，可以有效引导思维过程和扩展思维内容，还可以有效的记录思维过程，从而达到可视化的结果，通过分析，给出更加具体的方案，有利于学生知识和信息产生相互影响和相互促进[4]。

图1 驾驶员相对车身运动姿态Fig 1 The driver's relative body movement posture

表3 对应约束系统相关参数Tab.3 The corresponding parameters of the corresponding constraint system

图2 驾驶员胸部压缩量（左）、驾驶员安全带肩带力（右）Fig.2 Driver chest compression(left),driver seatbelt shoulder force(right)

气囊点爆过程中，假人运动姿态如图1所示，对应时间分别为起始时刻、气袋展开时刻、假人与气袋接触时刻和气袋最大变形量时刻。安全带肩带在60 ms时已开始起作用，此时肩带力为3.5 KN（图2所示）。结合图1，可判断70 ms时，假人胸部才接触到气囊，但此时假人胸部压缩量已达20 mm，此处压缩量应该是由安全带肩带力产生的。此后时间段，安全带肩带力并未出现大的峰值，较平缓的维持在3.5～4.5 KN范围内，可是胸部压缩量却在97 ms时出现峰值，为41.53 mm；结合运动姿态、录像以及试验数据分析，97 ms时，假人胸部未撞击到方向盘，仅与气囊发生硬接触。综上分析，可推断胸部压缩量峰值是由安全带肩带力、气囊刚度过大共同作用造成的。试验时气囊、安全带相关参数，如表3所示，对其合理性需进一步分析。

表4 DOE参数优化范围Tab.4 The parameter optimization scope of DOE

表5 DOE输出约束Tab.5 The constraints of DOE output

图3 参数敏感性分析Fig 3 The analysis of parametric sensitivity

表6 DOE计算结果Tab.6 The calculation results of DOE

表7 优化前后驾驶员伤害结果对比Tab.7 The comparison of driver injury results before and after optimization

3．结论

基于上述分析，借助Mode Frontier分析软件，以胸部伤害值为目标，在头颈部位伤害值不超标的情况下，仅就安全带与气囊的几个重要参数（气袋排气孔直径、安全带限力值、气囊点火时间）进行优化，使得胸部得分最高。输入参数及优化范围，如表4所示；约束条件输出结果，如表5所示。

参考文献：

[6]2012版CNCAP新车碰撞结果[EB]．中国汽车技术研究中，http://www.c-ncap.org/app/cncap/pzjg2012.jsp,2017-04.

[1]李怀彬．我国汽车碰撞标准体系浅析[J]．汽车研究与开发，2005（11）：20．

企业与外部利益相关者的和谐体现于信任机制的建立。因为在企业与外部利益相关者的互动过程中，企业影响力的大小取决于企业在外部系统中的权重，也就是企业在整个外部系统中的地位问题。在整个外部系统的产业链中，企业与长期合作者的关系应该建立在互相信任的基础上，这样可以最小化交易成本，降低企业的成本和费用，并最大化企业的利润。同时减小系统中强势成员对弱势成员利益的侵害，从而达到系统的共同繁荣。

计算结果如图3所示，可以判定在所选优化参数中，气囊排气孔直径对胸部压缩量影响最大，其次为气囊点火时刻和安全带限力值。其中气囊排气孔直径与胸部压缩量成负相关性，气囊点火时刻和安全带限力值均与胸部压缩量成正相关性。从图3可知，在所选优化参数中，安全带限力值对胸部3 ms加速度影响最大，其次为气囊排气孔直径，气囊点火时刻相对其他所选优化参数影响最小。其中，安全带限力值和气囊点火时刻均与胸部3 ms加速度成正相关性，气囊排气孔直径与胸部3 ms加速度成负相关性。

[2]王煊，李宏光，赵航．现代汽车安全[M]．北京：人民交通出版社，1997：157．

[3]2012版CNCAP管理规则[M]．北京：中国汽车技术研究中心，2011：9．

[4]林逸，郭九大．汽车被动安全性研究综述[J]．汽车工程，1998，120（1）：1-8．

[5]商恩义，陈晓东，杨斌，等．正面碰撞试验中假人肩带力、胸部位移间关系的研究[J]．设计计算研究，2011（2）：22-25．

从数据来看，M0/(M1-M0)、M0/M1的比率继续下降，到2011年开始有所回升。M1/(M2-M1)、M0/(M2-M1)的比率总体呈现下降趋势。这个结论与我们当前的实际情况也是不相吻合的。

[7]雷刚，王希杰，张攀．基于DOE的汽车碰撞优化分析[J]．重庆理工大学学报：自然科学版，2011（2）：8-12．

[8]北京大学．正交设计法[M]．北京：石油化学工业出版社，1976：1-35．

唐玉烟的苏醒很大程度上要归功于天葬院外的战斗。她事后对青辰说，那战斗闹出的动静惊天地泣鬼神，将昏迷中的她带入了一个极其恐怖的噩梦中，然后又让她从噩梦中惊醒。她出了院子，便看到了唐飞霄，于是随手取了他的命。

项目为传统的方块式重力式码头，后方棱体布置轨道梁，桩基深度为-32米，总长度34米，穿过棱体深度18.5米，剩余15.5米为原始海床。按照传统施工思维，边安装大方块，边抛后方棱体，待棱体施工完毕后，开始桩基施工。通过反复论证，若采用先抛填码头后方棱体，再在陆上进行钻孔灌注成型，桩基贯穿棱体石层和海床沙砾层，两类土层均对桩孔孔壁稳定成型很不利，且单个棱体强度高，在钻孔施工中容易出现卡钻，扩孔、塌孔等不利情况。针对现场施工情况，施工船舶可充分利用，采用先打钢护筒，后抛填棱体即可减少以上情况的发生。因此改进施工工艺势在必行。

如今医院的传统治疗在不断发生变化,医院的妇产科也在健康指导下,不断寻找新的护理方法。使母婴获得更好的服务。在医院期间,除了为母婴提供平常的护理活动外,主要工作是提供更多的母婴护理知识和向母婴提供服务,向幼儿家长指导相关的知识,以帮助他们尽快接受婴儿,使他们熟悉家庭的新成员。母婴护理不同于以前传统的模式,它主张把母婴作为中心,把孕妇作为核心的妇幼保健理念。[1]对30例母婴进行床边护理,与传统的模式进行比较。结果报告如下。

[9]方开泰．均匀试验设计的理论、方法和应用：历史回顾[J]．数理统计与管理，2004，23（3）：69-80．