行人包含头型冲击器碰撞挡风オンライン カジノ 勝てる裂纹扩展的数值和理论研究

近年来，中国的汽车工业快速发展，截至2023年6月，中国的汽车保有量已超过3.2亿辆。汽车数量的增加也导致了交通事故中汽车碰撞的增加。研究显示，行人头部与汽车挡风オンライン カジノ 勝てる碰撞是交通事故中行人死亡的主要原因之一。为了减少交通事故中行人的伤亡，近年来出台了严格的要求。其中一个关键方面是对假人行人头部与汽车挡风オンライン カジノ 勝てる进行碰撞测试。在碰撞测试中，头部受伤的风险常用头部伤害标准（HIC）值来量化。挡风オンライン カジノ 勝てる中的裂纹发展直接影响了碰撞所造成的加速度，对头部受伤的结果有重要影响。

鉴于此，河北工业大学新能源汽车团队研究挡风オンライン カジノ 勝てる中的裂纹传播模拟，以准确获取加速度曲线，计算HIC。为准确计算头模的加速度和确定挡风オンライン カジノ 勝てる的断裂模式，本文将前挡风オンライン カジノ 勝てる作为研究对象，进行行人保护头部冲击测试，以确定挡风オンライン カジノ 勝てる的动态响应及其对头部受伤的影响因素。同时，建立了挡风オンライン カジノ 勝てる冲击下的理论模型，推导峰值加速度的数学表达式，便于HIC的预测和快速选择与设计挡风オンライン カジノ 勝てる。此外，为了对挡风オンライン カジノ 勝てる裂纹传播进行详细分析并更准确获得HIC值，建立了基于粒子动力学理论的有限元模型，以研究冲击导致的挡风オンライン カジノ 勝てる损伤模式，为提高交通事故中行人的保护提供技术支持，并为设计汽车中的行人安全保护措施提供了指导。

该工作近日发表在工程技术和力学类顶级期刊《International Journal of Impact Engineering》，题为“Numerical and Theoretical Investigation of Crack Propagation in the Windshield in Collision with a Dummy Headform”。论文的第一作者为河北工业大学机械工程学院陈光副教授，通讯作者为景国玺研究员。该研究得到了中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司支持。

行人保护头部冲击试验

依据 C_NCAP 规定的行人头部碰撞试验要求进行。试验系统主要包括发射装置、成人头部模块、光电测速系统、高速摄像机等。第Ⅰ阶段：产生弹性变形，オンライン カジノ 勝てる没有损伤，结构整体刚度较大，曲线线性增长，迅速达到峰值；第Ⅱ阶段：先产生径向裂纹，在径向应力作用下生成圆形裂纹，裂纹扩展，曲线下降趋势；第Ⅲ阶段：PVB的吸能缓冲作用，使得风挡オンライン カジノ 勝てる能持续承受载荷，曲线先上升后逐渐下降。

图1 人保护头部冲击试验

图2 行人保护投头部冲击试验加速度曲线

风挡オンライン カジノ 勝てる冲击破坏的理论模型

根据赫兹弹性碰撞理论，头部模型和挡风オンライン カジノ 勝てる可以简化为球体。头部模型的质量为m1，半径为r1，而挡风オンライン カジノ 勝てる的质量和曲率半径分别为m2和r2。如图3所示，头部模型碰撞冲击速度为v。基于牛顿第二定律并考虑风窗オンライン カジノ 勝てる夹层结构刚度，推导获得头部模型冲击风窗オンライン カジノ 勝てる不同部位加速度峰值，与试验相比误差在10%以内，可用于汽车车身设计方案早期快速评估中。

图3 行人头部冲击风窗オンライン カジノ 勝てる理论简化

图4 行人头部冲击风窗オンライン カジノ 勝てる理论推导过程

头部撞击挡风オンライン カジノ 勝てる的进场动力学仿真

头部模型由一层皮肤、一个覆盖板和一个内板组成，均采用六面体单元进行网格划分。此外，汽车模型包含与测试中涉及的挡风オンライン カジノ 勝てる相关的组件。挡风オンライン カジノ 勝てる的オンライン カジノ 勝てる层使用28572个六面体单元进行网格划分，中间的PVB层使用14286个六面体单元进行网格划分。为了实现PD算法，将相邻オンライン カジノ 勝てる单元连接处的节点分离，获得近场动力学使用的不连续单元。考虑到夹层オンライン カジノ 勝てる粘接作用失效后的界面剥离现象，模拟了上下层オンライン カジノ 勝てる与中间层PVB膜的粘接作用，如图5所示。图6和图7所示为头部冲击风挡オンライン カジノ 勝てる裂纹演化的分析结果，头部HIC的仿真与试验误差在10%以内。

图5 头部冲击风挡オンライン カジノ 勝てる进场动力学建模

图6 A点头部冲击风挡オンライン カジノ 勝てる裂纹演化过程

图7 各点头部加速度试验与仿真对比

讨论

随着上层和下层オンライン カジノ 勝てる厚度的增加，峰值加速度和HIC均有所增加。这归因于挡风オンライン カジノ 勝てる整体厚度的增加，增强了其整体强度，从而导致更高的峰值加速度和HIC。随着下层オンライン カジノ 勝てる厚度的增加，峰值加速度和HIC均有所增加。随着夹层PVB厚度的增加，峰值加速度和HIC均有所下降。这一现象源于挡风オンライン カジノ 勝てる在夹层PVB膜厚度增大时，其能量吸收缓冲效果的增强，从而改善了头部保护，并最终导致峰值加速度和HIC的降低。

图8 风挡オンライン カジノ 勝てる对头部伤害的影响趋势

结论

在本研究中，以挡风オンライン カジノ 勝てる作为研究对象，调查了其失效模式和机械响应。行人保护头部冲击测试结果显示，挡风オンライン カジノ 勝てる不同冲击点的头部加速度-时间曲线表现出相似的趋势。加速度峰值是影响HIC值的重要因素。开发的理论分析模型，可推导出了峰值加速度的数学表达式，计算结果与经验值的比较在10%以内，验证了该理论模型。基于近场动力学理论，模拟了假人行人头部与挡风オンライン カジノ 勝てる的冲击，并获得了不同点的加速度-时间曲线。模拟的加速度曲线与测试结果一致。通过结合峰值加速度、HIC、裂纹形态和挡风オンライン カジノ 勝てる中的裂纹扩展，验证了近场动力学方法在模拟挡风オンライン カジノ 勝てる冲击损伤方面的性能，为全面评估挡风オンライン カジノ 勝てる的冲击损伤奠定了基础。

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机械工程学院全媒体中心出品

图文 | 新能源汽车研究中心团队

编辑 | 赵天柱 白清源 王浩龙

责任编辑 |张晟嘉 李俊杰 刘泽圳

审核 | 杨占力 王素丹 史振宇