Hybrid Ⅲ 50th假人腰椎力学特性测试方法研究

摘要

正确评估和保证碰撞试验用假人各部件的生物拟合性和力学特性是汽车碰撞安全性试验研究中一项非常重要的内容。假人腰椎作为连接盆骨和胸椎的唯一连接支撑件，它和假人胸部、盆骨等部位的运动响应息息相关，但是目前国内缺乏对假人腰椎力学特性测试方法的研究。本文针对这一问题，对假人腰椎力学特性测试方法进行了系统性的研究。研究主要分为两个部分，首先设计并搭建了假人腰椎的静态和动态弯曲测试装置，开展了假人腰椎橡胶硬度对假人腰椎力学特性的影响研究。其次，通过胸部标定仿真和胸部标定试验进行了假人腰椎橡胶硬度对假人胸部标定试验的影响研究。
　　本文基于碰撞试验中假人腰椎的弯曲特点，设计并搭建了假人腰椎的静态弯曲测试装置，该装置具有操作简单，重复性好的特点，解决了现有腰椎静态拉伸装置腰椎弯转29°时载荷抖动大的缺陷。制定了测试流程，并基于试验室的五个假人腰椎开展了多组测试试验，初步评估了假人腰椎在静态弯曲下的力学特性，试验结果稳定，一致性较好。
　　采用试验和仿真相结合的方法模拟了一款量产车的正面碰撞车身加速度曲线，获得了假人腰椎在台车试验中的动态弯转曲线。基于该曲线设计并搭建了针对单独假人腰椎部件的动态冲击弯曲试验装置，该试验装置较好地反映了腰椎在台车碰撞中的动态特性，试验装置具有操作简单，重复性好的特点。通过该装置开展了腰椎橡胶硬度对腰椎动态弯角峰值的影响研究，结果表明，在同等动态冲击试验下，假人腰椎橡胶硬度和腰椎冲击弯角峰值呈负相关的线性关系，橡胶硬度每升高1°，腰椎弯角峰值约下降0.56°。
　　采用单因素方差分析方法得出了假人腰椎橡胶硬度对腰椎动态冲击力学特性峰值具有显著性影响，进而说明不同橡胶硬度的假人腰椎会进一步影响假人胸部的标定试验结果。结合假人胸部标定仿真和胸部标定试验开展了假人腰椎橡胶硬度对假人胸部标定试验的影响研究，在胸部标定试验中，装配橡胶硬度为 HA80和硬度为HA84腰椎的假人具有十分相似的胸压曲线，胸部压缩量和摆锤力的峰值和趋势也接近；装配橡胶硬度为HA76腰椎相比较装配橡胶硬度为HA80腰椎的假人，胸部压缩量增大，摆锤力变小。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 汽车正面碰撞试验用假人

1.3 课题国内外研究现状

1.4 课题研究的内容和意义

第2章 假人腰椎力学特性测试方法设计路线

2.1 人体腰椎

2.2 Hybrid Ⅲ 50th假人腰椎

2.3 假人腰椎和人体腰椎对比

2.4 测试方法计量特性和测试工况确定

2.5 本章小结

第3章 假人腰椎静态弯曲力学特性测试方法研究

3.1 试验装置原理设计

3.2 信号采集方案

3.3 试验准备和试验步骤

3.4 试验开展与结果分析

3.5 本章小结

第4章 假人腰椎动态弯曲力学特性测试方法研究

4.1 碰撞试验中腰椎转角曲线获取

4.2 腰椎动态弯曲测试装置搭建

4.3 假人腰椎动态弯曲试验开展

4.4 本章小结

第5章 假人腰椎橡胶硬度对胸部试验性能的影响研究

5.1 单因素试验的方差分析方法

5.2 橡胶硬度对腰椎动态力学性能的显著性分析

5.3 腰椎橡胶硬度对假人胸部标定试验的影响研究

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢