汽车碰撞试验与碰撞假人(PPT35页)
汽车碰撞试验假人简介
C-NCAP 实施后，在国内外产生了深远影响，越来越多的消费者在买车时开始考虑所购买车型拥有几颗星。
同时，消费者对汽车碰撞试验中的神秘假人又显得异常好奇，本文作为C-NCAP特策划了假人系列报道。
碰撞试验假人发展史自汽车诞生之日起，交通事故也就随之而生，夺去了无数人的生命。
研究交通事故形式、改进汽车设计从而提高安全性成了一个重要而迫切的课题。
但是，我们不可能把真人用于实验之中。
于是，我们就迫切需要一种能够模拟人体特征、并可重复使用的实验仪器。
正是在这样的背景下诞生了碰撞实验假人。
碰撞实验假人是根据人体工程学原理，用特殊材料制成的实验仪器，它可以代替人体用于汽车碰撞实验，从而模拟出真人受到的伤害情况，并且可以重复使用。
实验假人并不是从汽车领域诞生的，1949 年，美国的Sierra 公司研制出了世界上第一个假人名为Sierra Sam，它是一个95 百分位成年男性假人，美国空军利用它来做火箭座椅弹出试验，它主要用于测试驾驶员大腿和肩部的伤害情况。
这个假人的耐受性和适用性都比较好，但是可重复使用性差。
而且它只是在外形、重量和重要关节的运动上和人有些相似，其他方面还有很大差异。
该假人的生物学指标依据“USAF 人体测量数据库”的数据而制定。
它所能代表的测量个体还非常有限。
1966 年，美国ARL 公司研制开发了VIP 系列假人，主要用于测试飞机的驾驶员逃离系统，同时它也更适用于汽车领域的要求。
此后，通用和福特等汽车公司纷纷支持汽车碰撞假人的研制。
在碰撞试验假人的历史中最值得的一提的是Hybrid 系列假人。
1971 年ARL 公司和Sierra 合作开发出Hybrid I 型标准假人：1971 年，在美国汽车巨头的支持下，第一安全系统技术公司（FTSS ：First Technology Safety Systems）制造出Hybrid II 型假人，美国政府决定将其作为汽车碰撞试验标准假人使用。
1997 年，第一安全系统技术公司开发成功Hybrid III系列假人，该系列假人是目前世界上应用最为广泛的假人家族。
关于汽车碰撞试验和假人应用分析
关于汽车碰撞试验和假人应用分析摘要:随着社会的发展和科技的进步，汽车行驶的安全性成为人们购买汽车时考虑的首要因素。
本文就汽车试验规则介绍作为出发点，讨论了假人与中国人体型符合性问题，并针对汽车碰撞试验相关问题提出了一些解决思路，希望为汽车行业提供一些参考和建议。
一、汽车试验的重要性汽车碰撞试验研究的目的是为了保护乘员的安全，减少安全事故的发生率。
目前，据研究人员对汽车碰撞事故发生情况统计表明，汽车之间的追尾碰撞是造成安全事故最多的一种情况。
汽车碰撞试验是一种被动性安全法规，是欧美国家在 1998 年提出来的。
主要是针对乘员与车体内饰件的碰撞、头部约束、门锁及约束部件、追尾碰撞保护、安全带部件等内容制定的规则。
关于欧美和中国的汽车碰撞试验法律法规有很大的不同。
在美国，汽车碰撞试验主要是采用残缺产品招回制度。
在欧洲，汽车碰撞试验主要是对碰撞试验角度和速度等方面规定细节评价标准。
中国相对于欧洲和美国而言，在汽车碰撞试验的规章制度较为落后。
二、汽车碰撞试验设备与假人应用1各装置的结构及其工作原理（1）壁障实车碰撞试验中，碰撞时与试验车辆相互作用的表面称为壁障。
正面碰撞的固定壁障是一个混凝土主体和可拆装的硬表面的组合体，侧面碰撞和追尾碰撞采用带有吸能表面(如蜂窝铝块)的移动壁障。
通常，在固定表面安装有若干载荷传感器，用来测量碰撞载荷。
根据sAEJ850要求，固定壁障表面至少宽3m，高1．5m，壁障表面垂直于壁障前的路面且固定19mm厚的多层板，壁障尺寸和结构应足以限制其表面变形量小于测量压溃量的1％。
正面碰撞时，试验车的纵向中心线应与壁障中心线重合，其不重合度应在300mm范围内。
根据FMVSS和SAEJ972规定，移动壁障有两种冲击表面。
一种是FMVSS30l舰定的用于侧面碰撞试验的平面刚性表面。
另一种是FMVSS214规定的用于侧面碰撞试验的吸能表面。
试验时可根据不同的碰撞形式选用不同的壁障。
（2）牵引系统牵引系统是使被试车辆或移动壁障由静止达到设定碰撞前速度的装置。
汽车碰撞假人标准
汽车碰撞假人标准摘要：一、汽车碰撞假人的概述二、汽车碰撞假人标准的制定原则三、汽车碰撞假人材料的选择四、汽车碰撞测试假人市场分析五、国产与进口碰撞假人的区别与应用正文：一、汽车碰撞假人的概述汽车碰撞假人是一种用于模拟汽车碰撞事故中人体反应的试验装置。
它包含了皮肤（肌肉）、骨骼和内置的各种传感器。
皮肤（肌肉）主要采用高分子材料，如某些类型的橡胶；骨骼部分一般采用金属材料，如钢材，也有研究考虑采用轻质复合材料替代；传感器则一般采用金属材料制作。
二、汽车碰撞假人标准的制定原则在制定汽车碰撞假人标准时，有两个基本原则：一是使假人的力学响应尽可能接近实际人体的情况；二是使假人的体重与实际人体相当。
这有助于确保碰撞测试结果的准确性和实用性。
三、汽车碰撞假人材料的选择选择汽车碰撞假人材料时，需要兼顾假人的力学性能和体重。
例如，高分子材料具有较好的弹性和韧性，可以模拟人体皮肤的特性；金属材料则用于构建假人的骨骼，以保证在碰撞过程中能够承受一定的冲击力；轻质复合材料则是为了减轻假人的整体重量，使其更接近实际人体。
四、汽车碰撞测试假人市场分析全球汽车碰撞测试假人市场销售额在过去几年呈现出稳定增长的态势。
据预测，到2029年，全球汽车碰撞测试假人市场销售额将达到9419万美元，年复合增长率为3.42%。
其中，中国市场在过去几年变化较快，2022年市场规模为508万美元，约占全球的7.16%。
预计到2029年，中国市场规模将达到763万美元，占全球市场的比例将有所提高。
五、国产与进口碰撞假人的区别与应用国产和进口碰撞假人在价格、性能和适用领域上存在一定差异。
国产碰撞假人在价格上具有优势，且性能逐渐接近国际水平。
然而，在高端市场领域，进口碰撞假人仍具有一定的竞争力。
在应用方面，国产碰撞假人广泛应用于我国汽车安全研究、教育和社会实践等领域，而进口碰撞假人则更多应用于高端汽车品牌和零部件制造商的碰撞测试。
总之，汽车碰撞假人作为汽车安全研究的重要工具，其标准制定、材料选择和市场应用都体现了人们对汽车安全的关注和追求。
用于汽车碰撞试验的安全假人动态测试
用于汽车碰撞试验的安全假人动态测试1问题的提出近年来由于社会经济迅速发展，社会汽车保有量剧增而城市道路交通建设相对滞后造成交通事故逐年上涨。
在汽车交通事故川中每年死亡的人数，常常超过世界的局部战争，所以交通事故己经成为人类社会的一大公害。
并且造成了巨大的财产损失。
因此开展汽车安全性的研究，提出相应的技术措施，已成为我国汽车行业面临的紧要课题。
汽车碰撞试验是检验汽车安全性能的重要测试手段，而假人作为汽车碰撞试验的基础工具，它对汽车安全事业的发展有着无法替代的作用。
它模仿人的外形和内部结构，用于研究汽车碰撞对车内驾乘人员的损伤情况。
2解决方案用于碰撞试验的测量系统由于碰撞试验的特殊性要有特殊的要求。
碰撞试验中所测量的信号主要是脉冲信号，对测量系统的低频及高频性能要求比较高。
测量系统综合电子电路、仪器电路、信号采集处理以及计算机编程等方面的内容，采用结构简单、方便实用和易于维护的特点设计系统。
系统的硬件包括传感器、电荷放大器、电压放大器、触发装置、直流稳压电源、A/D采样转换板和计算机等组成。
测试系统的组成框图如图1所示。
图1 测试系统的组成框图汽车碰撞试验的测量系统由电测量系统和光测量系统两部分构成。
由于实验室条件和经费的问题我们只做了电测量系统。
电测量系统作为试验的重要组成部分，用于精确的测量碰撞过程中安全假人的加速度响应、力响应等，用于标定假人及其成员伤害评价的各种响应信号等方面，电测量系统还可以测量碰撞过程中安全带的张力及试验假人身体各部位的动力学响应信号，用于定量的分析和评价乘员的伤害程度。
测量项目主要包括以下方面:l)假人头部三轴加速度响应;2)假人胸部挤压变形量;3)假人的大腿骨轴向力(左右各一个轴向力测量传感器);4)假人标定实验中的相应信号;传感器是实现测量的首要环节，如果没有传感器对原始信息进行有效的转换，那么一切准确的测量将无法实现。
汽车碰撞实验是对一个大冲击过程进行测量，所选用测量传感器特别是加速度传感器与普通的振动加速度传感器测量有所不同，考虑到的低频响应、零点漂移、传感器的耐受冲击能力、频响效应、安装共振频率，我们选用压电式加速度传感器。
车辆碰撞模拟仿真分析假人模型
关于车辆碰撞仿真分析用人体模型的认识——学习笔记及认识总结李良 车辆工程 30608020406人体模型：以人体参数为基础建立，描述人体形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、设计、评价、试验人机系统不可缺少的重要辅助手段。
根据人体模型的用途进行分类：1、设计用人体模型——汽车用H 点人体模型2、作业分析用人体模3、工作姿势分析用人体模型4、动作分析用人体模型5、人机界面匹配评价用人体模型6、动力学分析用人体模型7、运动学分析用人体模型 8、试验用人体模型——汽车碰撞试验用人体模型一、概况介绍车辆碰撞仿真分析用人体模型车辆碰撞过程中，车内成员运动的动力学过程具有大位移、非线性、多自由度、瞬时性等特点，建立适合于这些特点的、基于多体系统动力学的人机模型，是进行车辆碰撞过程车内成员运动响应分析的关键技术问题。
基于多体系统动力学的二维和三维人体模型，应用于汽车碰撞过程中乘员运动响应的仿真分析、汽车碰撞行人事故中人体运动的仿真分析等问题的研究。
人体模型的结构：（以 MUL3D 汽车碰撞人体运动响应 为例）1、人体模型的组成：13个刚体——头部、颈部、胸部、腰腹部、臀部、左右上臂、左右前臂和手、左右大腿、左右小腿和足。
2、相邻刚体之间的铰接约束形式根据人体关节的解剖学结构特点选取。
胸部与左右上臂之间的肩关节 ——万向节人机系统匹配评价用人体模型车辆碰撞仿真分析用人体模型左、右上臂与左、右前臂之间的肘关节——转动副左、右大腿与左、右小腿之间的膝关节——转动副其它各关节——球面副3、为了描述和计算人体与车身有关结构之间的碰撞力，根据碰撞接触的可能形式，将人体模型各组成部分的形状用椭球加以描述，将车身有关结构部分的形状用平面加以描述，按椭球与平面的贯穿接触来计算贯穿接触力。
二、虚拟现实中多刚体人体模型的构建1、人体Hanavan 模型概述在虚拟环境中模拟人体运动，首先就是要建立逼真的人体模型。
从运动生物力学角度看，还要建立运动技术的力学模型，必须知道内在规律和约束条件两类因素。
汽车碰撞试验假人的标定试验
汽车碰撞试验假人的标定试验摘要：假人参数在碰撞试验中对碰撞模拟结果有显著影响，分别对汽车正面碰撞实验应用的HybridⅢ男性假人头部与颈部标定试验要求、步骤等及实验结果的分析方法进行了详细介绍，并通过具体试验对某HybridⅢ做了头部与颈部的标定。
关键字：假人；汽车正面碰撞试验；标定试验Abstract：The parameters of dummies have a significant impact on simulation results in the crash test. It illustrated the test requirements，steps and presented detailed analysis of the test results of head and neck calibration test of Hybrid Ⅲmale dummy in the front crash test. All the test methods are demonstrated in the head and neck calibration test of some Hybrid Ⅲ.Key words: anthropomorphic; vehicle frontal crash test; demarcate test1 试验意义汽车碰撞试验属于汽车被动安全的研究范围，其目的主要是检验碰撞过程中车辆对乘员的保护能力。
碰撞试验的危险性，使得在实验中不可能是用进行真人，国外研究机构在大量尸体解剖工作的基础上，根据人体的动力特性及各部位的质量大小等，制造了假人，它可以代替人体用于汽车碰撞实验，模拟真人受到的伤害情况，并经标定后可以重复使用。
在试验中，通过在假人头部、胸部以及腿部安装传感器采集试验过程中的数据，这些数据能够体现汽车碰撞时，力、位移、加速度等物理量对人体的作用，通过数据采集系统将这些数据转换为数字信号由计算机处理，通过计算得出HPC（head Performance Criterion，头部性能指标）、ThPC（Thorax Performance Criterion，胸部性能指标）、FPC（Femur Performance Criterion，大腿性能指标）等伤害指标。
C-NCAP正面碰撞PPT课件
五：假人的准备、标定、安放及测量
准备
Ⅰ、准备与标定
100%正碰此阶段完全一样
b、抽干车辆中的液体（不含润滑液）并给予相应的质量
补偿（油箱中补水90%），发动机运行到自动熄火
c 、检查并调整各轮胎气压至车辆半载时制造厂所规定的
气压值检查调整车辆的其他液体达到最高液位；
d、确认备用轮胎和随车工具已就位，清除车辆中任何与车辆无关的物品。
e、测量和记录过车轮中心的横切面与车轮护轮板上缘的交点的高度。
三、试验前测量、检查和确认的项目
Ⅰ.标记项目：a.离合器踏板、制动踏板、加速踏板和驻车制动踏板中心
并调节到中间位置或厂方设定值
100%正碰无此项
b.转向管柱最上端中心点：置于中间位置。 关闭点火开关，切断蓄电池电源，拆除安全气囊，
测量转向管柱末端标记号安全气囊连线并重新安装气囊
c. 在乘员侧B 柱做标记点并测量和记录：
牵引系统：a≦0.3g，前半程加速后半程减速 V控制误差±0.2 40%ODB V：63-65km/h 100%正碰V：50-51km/h
蜂窝铝
1000
450
160
200 地面
160 90
110 110
110 75
车辆应覆盖壁障表面的40%， 误差为±20 mm。
ⅱ、正面100%重叠刚性壁障碰撞试验场地
f、测量和记录车辆质量（与a相比变化不超过25kg）
汽车碰撞试验与碰撞假人
董事会
联合会议
主动安全技术工作组
被动安全技术工作组
工业/制造业联席会议
秘书（处） 媒体组
工业/制造业广泛的参与、协作
目前国内外试验类型和评价方法 在试验类型方面各国根据自己的国情和本国的交通事故有所不同：
美国：全正面碰撞、40%偏置碰撞、侧面碰撞、鞭打（）、儿童 约束系统。并增加主动安全的操控稳定性；
侧面柱碰撞（29)
侧面柱碰撞（29)
侧面柱碰撞（29)的评价指标
头部伤害指数（ ）应小于或等于1000； 胸部性能指标：肋骨变形指标（）应小于或等于42； 骨盆性能指标：耻骨结合点力峰值（）应小于或等于6； 腹部性能指标：腹部力峰值（）应小于或等于2.5的内力； 在试验过程中车门不得开启； 碰撞试验后，不使用工具应能打开足够数量的车门，使乘员能正常 进出；必要时可倾斜座椅靠背或座椅，以保证所有乘员能够撤离；将 假人从约束系统中解脱出来；将假人从车辆中移出； 所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的凸出物或锯齿边，以防止 增加伤害乘员的可能性； 在不增加乘员受伤危险的情况下，允许出现因永久变形产生的脱落； 在碰撞试验后，如果燃油供给系统出现液体连续泄漏，其泄漏速度 Βιβλιοθήκη 得超过30。 行人保护措施
行人保护保险杠在碰撞到行人腿部时会产生变 形从而提高对行人的保护 降低对腿的撞击点，远离膝盖部位，或者将力 量分散在较长的一段腿上在也将提升对行人的 保护， 去除发动机盖前缘一些不必要的刚性结构，也 可以提升对行人的保护。 发动机顶盖需要被作成是弯曲的，顶盖与刚性 结构之间保证有足够的间隙对保护头部是非常
汽车碰撞试验及碰撞假人研究
指导教师： 报告人：
1 汽车碰撞试验
汽车碰撞试验的分类
汽车碰撞试验
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New Car Assessment Program
董事会
联合会议
主动安全技术工作组
被动安全技术工作组
工业/制造业联席会议
秘书（处） 媒体组
工业/制造业广泛的参与、协作
New Car Assessment Program
目前国内外NCAP试验类型和评价方法 在试验类型方面各国根据自己的国情和本国的交通事故有所不同：
New Car Assessment Program
欧洲NCAP
美国NCAP
美国保险公司 NCAP
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
日本NCAP
韩国NCAP
天津技术中心 NCAP
正面 碰撞
64km/h 40%偏置碰 撞，带儿童约束系
统
56km/h 100%全正面 碰撞
64km/h 40%偏置碰 撞
55km/h 100%全正面 碰撞，64km/h 40%
偏置碰撞
56km/h 100%全正面 碰撞
50km/h 100%全正面碰撞， 56km/h 40%偏置碰撞
侧面 碰撞
行人 保护
50km/h侧面碰撞， 29km/h侧面柱碰撞
62km/h 27度斜侧面 碰撞
50km/h
55km/h
55km/h
50km/h
Euro-NCAP
40%偏置碰撞（64km/h）
美国：全正面碰撞、40%偏置碰撞、侧面碰撞、鞭打
（IIHS）、儿童约束系统。并增加主动安全的操控稳定性；
欧洲：40%偏置碰撞、侧面碰撞、侧面撞柱、鞭打、儿童约
束系统、行人保护；
日本：全正面碰撞、40%偏置碰撞、侧面碰撞、儿童约束系
统、行人保护。并增加主动安全的汽车制动性能；
澳大利亚：40%偏置碰撞、侧面碰撞、行人保护； 韩国：全正面碰撞、侧面碰撞、鞭打；
Euro-NCAP
鞭打碰撞试验（64km/h）
Euro-NCAP
鞭打碰撞试验（64km/h）
Euro-NCAP
鞭打碰撞试验（64km/h）的评价指标
Euro-NCAP
侧面柱碰撞（29km/h)
Euro-NCAP
侧面柱碰撞（29km/h)
Euro-NCAP
侧面柱碰撞（29km/h)的评价指标
➢头部伤害指数HIC（Head Injury Criteria）应小于或等于1000； ➢胸部性能指标：肋骨变形指标（RDC）应小于或等于42mm； ➢骨盆性能指标：耻骨结合点力峰值（PSPF）应小于或等于6kN； ➢腹部性能指标：腹部力峰值（APF）应小于或等于2.5kN的内力； ➢在试验过程中车门不得开启； ➢碰撞试验后，不使用工具应能打开足够数量的车门，使乘员能正常 进出；必要时可倾斜座椅靠背或座椅，以保证所有乘员能够撤离；将 假人从约束系统中解脱出来；将假人从车辆中移出； ➢所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的凸出物或锯齿边，以防止 增加伤害乘员的可能性； ➢在不增加乘员受伤危险的情况下，允许出现因永久变形产生的脱落； ➢在碰撞试验后，如果燃油供给系统出现液体连续泄漏，其泄漏速度 不得超过30g/min。
汽车碰撞试验
政府法规要求 的试验
厂家制定的 附加试验
FMVSS 214 ECER95
根据实际需要做 某些法规以外的
碰撞试验
为市场提供 信息的试验
NCAP
New Car Assessment Program
NCAP即新车评价程序 （New Car Assessment Program）， 各国的汽车安全法规要求只是一个入门门 槛，因此依靠法规限制来促进汽车产业的安全性提高和减 少汽车交通事故的伤亡率是远远不够的，为此许多发达国 家和地区除了安全法规的强制管理之外都制订了新车评价 程序NCAP，NCAP通过权威评价，将汽车的综合安全性 能以通俗易懂的星级方式表示，为汽车消费者提供市场上 热销车型的安全性能评价信息。其中，占很大比重的是针 对被动安全技术领域（碰撞安全性等）的评价，而目前发 达地区和国家已逐步扩展至主动安全技术领域。
汽车碰撞试验及碰撞假人研究
The Research on Impact Test and Crash Test Dummies
指导教师：F R 报 告 人：lizong 学 号：******
PART 1
汽车碰撞试验
Impact Test
New Car Assessment Program
汽车碰撞试验的分类
Euro-NCAP
侧面碰撞（50km/h）
Euro-NCAP
侧面碰撞（50km/h）
Euro-NCAP
侧面碰撞（50km/h）的评价指标
➢头部伤害指数HIC（Head Injury Criteria）应小于或等于1000； ➢胸部性能指标：肋骨变形指标（RDC）应小于或等于42mm； ➢骨盆性能指标：耻骨结合点力峰值（PSPF）应小于或等于6kN； ➢腹部性能指标：腹部力峰值（APF）应小于或等于2.5kN的内力； ➢在试验过程中车门不得开启； ➢碰撞试验后，不使用工具应能打开足够数量的车门，使乘员能正常 进出；必要时可倾斜座椅靠背或座椅，以保证所有乘员能够撤离；将 假人从约束系统中解脱出来；将假人从车辆中移出； ➢所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的凸出物或锯齿边，以防止 增加伤害乘员的可能性； ➢在不增加乘员受伤危险的情况下，允许出现因永久变形产生的脱落； ➢在碰撞试验后，如果燃油供给系统出现液体连续泄漏，其泄漏速度 不得超过30g/min。
Euro-NCAP
40%偏置碰撞（64km/h）
Euro-NCAP
40%偏置碰撞（64km/h）的评价指标
➢头部伤害指数HIC（Head Injury Criteria）应小于或等于1000； ➢胸部性能指标（ThPC）应小于或等于50mm； ➢颈部张力指标弯矩不超过57N·m； ➢小腿压缩力不超过8kN； ➢膝部位移不超过15mm； ➢转向盘竖直向上不超过80mm，向后不超过100mm； ➢在试验过程中，车门不得开启，前门的锁止系统不得发生锁止； ➢碰撞试验后，不使用工具，对于前排座位，若有门，至少有一个门能 够打开； ➢将假人从约束系统中解脱，如果发生了锁止，通过在松脱装置上施加 不超过60N的压力，该约束系统应能被打开，从车辆中完好地取出假人； ➢在碰撞过程中，燃油供给系统不得发生泄漏，若存在液体连续泄漏， 那么，泄漏速率不得超过30g/min；