[發(fā)明專利]一種反映駕駛員保護(hù)姿態(tài)的碰撞試驗(yàn)用假人模型設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310336432.5
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103400006A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鎮(zhèn)海;李楚照;趙會;李釗;高菲;宋學(xué)偉;張君媛
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車碰撞安全領(lǐng)域，具體涉及一種反映駕駛員保護(hù)姿態(tài)的碰撞試驗(yàn)用假人模型設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和國際汽車工業(yè)的高速發(fā)展，從企業(yè)市場占有量、消費(fèi)者生命財(cái)產(chǎn)保障、社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定等眾多角度考慮，如何有效地抑制或減輕交通事故對汽車乘員的損傷具有極其重要的作用。

自上世紀(jì)八十年代以來，國際汽車工程領(lǐng)域大多采用假人(如采用金屬和塑料等材料的Hybrid?III型假人)進(jìn)行交通事故的計(jì)算機(jī)模擬、臺車或?qū)嵻嚺鲎矊?shí)驗(yàn)，并通過測試在假人各位置的加速度、位移或受力情況來評價(jià)汽車乘員損傷程度。在汽車的設(shè)計(jì)過程中，針對碰撞安全性設(shè)計(jì)，依然使用過去一直通用的固定姿態(tài)的假人模型，這種假人結(jié)構(gòu)與真人生理結(jié)構(gòu)之間存在較大的差異，真實(shí)的人體是由皮膚、骨骼、器官、組織、神經(jīng)、血管等構(gòu)成，在交通事故中傷害表現(xiàn)為機(jī)械損傷，如骨折，腦顱、胸部功能性損傷等生物損傷，在碰撞發(fā)生時(shí)也將產(chǎn)生與常規(guī)行駛工況迥異的骨骼姿態(tài)，而基于假人運(yùn)動(dòng)和承壓建立的乘員損害評價(jià)準(zhǔn)則，使得汽車結(jié)構(gòu)只能保護(hù)生物仿真性不高的假人模型，并不能全面客觀地評價(jià)碰撞發(fā)生時(shí)真實(shí)駕駛員的骨折傷害，更無法為汽車結(jié)構(gòu)提供更為準(zhǔn)確的乘員保護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)，導(dǎo)致標(biāo)稱碰撞安全性能高的汽車在碰撞過程中不能很好地保護(hù)駕駛員的情況。

歐美日各國的研究機(jī)構(gòu)自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，就開始了基于有限元方法和面向車輛乘員碰撞安全性分析的人體數(shù)字化模型研究，相繼全面細(xì)致地建立了人體各組織和器官的數(shù)字化模型，如美國韋恩州立大學(xué)的韋恩州立大學(xué)模型、法國斯特拉斯堡大學(xué)的ULP顱腦損傷模型以及日本豐田公司的THUMS模型等。國際現(xiàn)有的全身虛擬人模型多是從生物醫(yī)學(xué)角度建立的靜態(tài)人體模型，缺乏在碰撞發(fā)生瞬時(shí)對真實(shí)乘員的骨骼反應(yīng)(頸部、手臂和腿部骨頭挺直)的問題的客觀準(zhǔn)確描述。

為此，需要在現(xiàn)有的全身虛擬人模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮在碰撞發(fā)生過程中的乘員的骨骼的動(dòng)態(tài)特性，采集并提取在若干典型碰撞工況下不同類型車輛乘員由于本能反應(yīng)產(chǎn)生的反映乘員肢體運(yùn)動(dòng)的骨骼姿態(tài)，建立對應(yīng)的假人模型，并以此模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行碰撞過程的計(jì)算機(jī)模擬。若想要設(shè)計(jì)出反映真實(shí)駕駛員在碰撞發(fā)生時(shí)保護(hù)姿態(tài)即肢體運(yùn)動(dòng)的假人模型，必須先要提供一種反映駕駛員保護(hù)姿態(tài)的碰撞試驗(yàn)用假人模型設(shè)計(jì)方法，來進(jìn)行假人模型的設(shè)計(jì)。

Hybrid?III型假人模型是現(xiàn)有正面碰撞試驗(yàn)中最常用的一種假人模型，以人體的基本參數(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)得到，具有擬人的基本結(jié)構(gòu)，如剛性骨骼、軟組織皮膚等，具有一定的生物仿真度，但該基礎(chǔ)假人模型缺少反映人體肌肉的特性。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法主要針對現(xiàn)有假人模型設(shè)計(jì)上存在的問題，對基礎(chǔ)假人模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出反映駕駛員肌肉動(dòng)態(tài)特性的碰撞試驗(yàn)用假人模型。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有碰撞假人模型無法反應(yīng)真實(shí)駕駛員在碰撞發(fā)生時(shí)的保護(hù)姿態(tài)，使得現(xiàn)有基于碰撞假人的碰撞模擬方法無法準(zhǔn)確描述真實(shí)人類在實(shí)際交通事故中的心理和生理的動(dòng)態(tài)變化和碰撞傷害的問題，本發(fā)明提供一種反映駕駛員保護(hù)姿態(tài)的碰撞試驗(yàn)用假人模型設(shè)計(jì)方法，該方法以目前通用的碰撞假人模型作為基礎(chǔ)假人模型，對其進(jìn)行保護(hù)姿態(tài)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法簡單，且利用該方法能夠設(shè)計(jì)出反映真實(shí)駕駛員在碰撞發(fā)生時(shí)保護(hù)姿態(tài)的碰撞試驗(yàn)用假人模型，提高碰撞假人模型的生物仿真性，進(jìn)一步提高汽車的碰撞安全性能。

本發(fā)明的主要目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種反映駕駛員保護(hù)姿態(tài)的碰撞試驗(yàn)用假人模型設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：1、采集保護(hù)姿態(tài)：再現(xiàn)碰撞現(xiàn)場，使駕駛員產(chǎn)生保護(hù)姿態(tài)，并實(shí)現(xiàn)不同車速下保護(hù)姿態(tài)的采集；2、設(shè)計(jì)假人模型參數(shù)：通過確定駕駛員的肢體長度及關(guān)節(jié)位置，對應(yīng)設(shè)計(jì)假人模型參數(shù)；3、設(shè)計(jì)假人模型保護(hù)姿態(tài)：根據(jù)步驟1采集到的駕駛員在不同車速下的保護(hù)姿態(tài)，對假人模型碰撞時(shí)的保護(hù)姿態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)；4、輸出碰撞參數(shù)：利用通過步驟1、步驟2和步驟3得到的假人模型進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)在碰撞過程中假人模型肢體運(yùn)動(dòng)的顯示，及碰撞參數(shù)的輸出與顯示，并對假人模型的生物仿真度進(jìn)行評定。