论温度对HIII50th假人的影响

李团阳　韩江宸

摘 要：碰撞试验评价中重要的参考依据是假人在碰撞时受到的伤害，而碰撞试验过程中试验室的温度变化会对假人产生一定的影响，因此假人在实验前的状态直接影响车辆在碰撞过程中所采集到的数据是否真实有效，直接影响试验人员对车辆真实情况的评判。精确的数据将使研发人员进一步提高车辆的安全性能，能在车辆发生意外碰撞时保证驾驶员和乘员的安全。本文主要对HIII 50th 假人在21℃和22℃状态下进行标定。通过对不同状态下的HIII 50th假人的头部、颈部、膝部、胸部进行分析比对，可以更加直观的了解到不同的温度对假人的影响。

关键词：碰撞 温度 假人 标定

On the Influence of Temperature on the HIII50th Dummy

Li Tuanyang，Han Jiangchen

Abstract：The important reference in the evaluation of the crash test is the damage of the dummy during the collision. The temperature change in the test room during the crash test will have a certain impact on the dummy， so the state of the dummy before the test directly affects the vehicle. Whether the data collected during the collision is true and valid directly affects the testers' judgment on the real situation of the vehicle. Accurate data will enable R&D personnel to further improve the safety performance of the vehicle and ensure the safety of the driver and occupants in the event of an accidental collision of the vehicle. This article mainly calibrates the HIII 50th dummy at 21℃ and 22℃. By analyzing and comparing the head， neck， knees， and chest of the HIII 50th dummy in different states， it is possible to more intuitively understand the different temperature pairs of the dummy.

Key words：collision， temperature， dummy， calibration

1 引言

在汽車安全性能逐渐成为消费者参考依据的背景下，各个汽车试验室和相关制造厂商对代替人体进行碰撞试验的模拟假人提出了更高的标准和要求，尤其是对假人在进行碰撞试验时的温度进行了精确的要求和控制。假人在试验过程中的温度变化可能会对试验的结果形成一定的影响，在不同的温度环境下会使假人身体的皮肤软硬程度产生不同的变化，使试验过程中采集到的数据存在相应的差异。因此在不同温度环境下对假人进行标定分析可以有效地看出假人身体皮肤的真实状态。

2 HIII 50th假人的标定方法与环境温度

将HIII 50th假人放置在温度为21℃和22℃的假人储藏间中进行保温并保持6个小时以上;利用除湿机对储藏间进行湿度控制，使其保持在50%。保温结束后调整假人标定室的温度和湿度，使其达到上述的要求，同时按照CFR Part 572 E部分对HIII 50th假人的头部、颈部、膝部及胸部进行标定[2]。记录在不同温度环境下假人部位的标定数据。

2.1 头部标定

将HIII 50th假人的头部整体取下，在头部安装X方向、Y方向、Z方向加速度，根据法规要求调整假人额头与头部标定台表面的距离至376mm，假人鼻尖与头部标定台表面的距离至388.7mm，利用水平仪使假人头部保持整体的水平，当假人头部达到稳定后开始进行头部的跌落试验[1]。分别在21℃和22℃进行两次试验，利用相关软件进行记录试验数据，如表1、表2。

头部合成加速度计算方法如下：

Resultant Acceleration=

2.2 颈部标定

将颈部从HIII 50th假人的身体中拆除，按照法规要求进行安装并调整颈部螺母的力矩至1.36Nm，按规定选取安装蜂窝铝，分别对假人的颈部进行伸张（Extension）、弯曲（Flexion）两个试验。两个试验间的间隔应在30分钟以上，以保证颈部在撞击完成后得到有效的恢复。分别在21℃和22℃进行两次试验，利用相关软件进行记录试验数据，如表3至表6。

假人颈部力矩的计算方法如下：

对于三轴向颈部力：Moment（Nm）=[My（Nm）]-[0.008763m][Fx（N）]

对于六轴向颈部力：Moment（Nm）=[My（Nm）]-[0.01778m][Fx（N）]

2.3 膝部标定

将HIII 50th假人的腿部从身体中拆除，按照法规要求安装在膝部标定台上，调整假人的小腿使膝部螺栓与脚踝螺栓的中心连线与垂直方向的角度为24°±1°;调整撞锤的高度使其中心线与假人膝部螺栓的中心保持在同一水平线上使其前后左右保持水平。分别在21℃和22℃对膝部进行两次试验，利用相关软件进行记录试验数据，如表7至表10。

2.4 胸部标定

将HIII 50th假人各部件进行安装并调节其关节部位，安放在假人的胸部标定台上。按照法规要求进行调整假人姿态，调整假人的骨盆角度为13°±2°同时保持假人身体的水平;调整撞锤的中心线与假人胸部第三根肋骨向下12.7mm±1mm的位置保持在同一水平面上，做好相应的防护措施保证试验的安全性。分别在21℃和22℃进行胸部两次试验，利用相关软件进行记录试验数据，如表11和12。

3 数据分析

通过在温度21℃和22℃状态下对进行试验的头部、颈部、膝部、胸部中的头部合成加速度、颈部撞击时颈部弯曲的角度和力矩、膝部撞击时的力、胸部撞击时的力和位移进行比较可以看出在低温状态下进行长时间保存的假人皮肤会发生变硬的趋势，会使假人的头部合成加速度、膝部的力、胸部的力和位移都会增长，而颈部因为变硬会使颈部的角度和力矩变小，具体数据比对如表2-1。

4 结语

通过假人在21℃和22℃不同环境中的标定结果可以看出在低温环境中储存的假人相比于高温环境中储存的假人，其皮肤发生变硬导致标定过程中的力、位移、加速度会出现增长的结果，而假人颈部变硬后其角度和力矩会变小。虽然在低温环境中假人的状态符合标准的要求，但会使假人在进行碰撞试验的过程中采集到的假人数据可能存在相应的差异，可能会对实验的效果产生相应的影响。因此我们应在试验前严格的控制试验过程中的环境温度变化，尽量的将试验过程中温度调整至中间的位置，以此来保证假人在碰撞试验过程中不会因环境温度的变化而影响试验结果的有效性。

参考文献：

[1]《Harmonized Hybrid III 50th Male User Manual》.

[2]《U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION NATIONAL HIGHWAY TRAFFIC SAFETY ADMINISTRATION LABORATORY TEST PROCEDURE FOR Part 572，SUBPART E》.