[發(fā)明專利]一種偏置碰工況下假人胸部簡化模型設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107798193A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁平;徐濤;吉野辰萌;閆磊;丁傲
• 申請（專利權(quán)）人: 天津璦睿賽?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種偏置碰工況下假人胸部簡化模型設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)、力學(xué)等效化處理人體胸部主要吸能結(jié)構(gòu)；

根據(jù)汽車偏置碰工況，用一根位于沖擊方向平面內(nèi)的曲梁結(jié)構(gòu)等效模擬人體肋骨結(jié)構(gòu)，肋骨尺寸采用人體胸部中間肋骨尺寸。用一個等效集中質(zhì)量塊模擬人體胸腔內(nèi)軟組織集中質(zhì)量，質(zhì)量塊位于人體胸腔幾何中心處。

(2)、人體胸部非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)簡化處理；

根據(jù)汽車碰撞過程中人體胸部結(jié)構(gòu)中非關(guān)鍵吸能結(jié)構(gòu)特點。采用等截面的矩形剛板結(jié)構(gòu)簡化模擬人體脊柱結(jié)構(gòu)。采用醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)，選用彈性材料簡化模擬人體皮膚肌肉外輪廓結(jié)構(gòu)幾何結(jié)構(gòu)。

(3)、建立人體胸部完整結(jié)構(gòu)；

在肋骨、脊柱、集中質(zhì)量塊之間建立連接，肋骨結(jié)構(gòu)鉸接于脊柱結(jié)構(gòu)，按照受力情況，在質(zhì)量塊與肋骨非沖擊側(cè)、質(zhì)量塊與及脊柱結(jié)構(gòu)之間分別采用拉伸與扭轉(zhuǎn)組合彈簧連接。在沖擊方向上布置一根拉伸彈簧(與人體正面夾角為θ)建立肋骨與質(zhì)量塊的連接。

(4)、建立人體胸部有限元初始模型；

運用CAE分析軟件，對上述的人體胸部完整結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元離化處理。賦予胸部結(jié)構(gòu)材料屬性，設(shè)定邊界條件等。生成偏置碰工況人體胸部有限元初始模型。

(5)、胸部有限元模型優(yōu)化；

(5.1)、以假人正碰與側(cè)碰標(biāo)定試驗為分析工況，搭建胸部初始模型優(yōu)化分析平臺；

(5.2)、基于響應(yīng)面法，以假人正碰與側(cè)碰標(biāo)定試驗為約束條件，以曲梁、彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計變量，以假人胸部標(biāo)定試驗中肋骨位移、擺錘力法規(guī)指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，建立乘員胸部偏置碰結(jié)構(gòu)優(yōu)化代理模型；

(5.3)、選取優(yōu)化算法，求解以上多目標(biāo)優(yōu)化問題，生成偏置碰工況下假人胸部簡化模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置碰工況下假人胸部簡化模型設(shè)計方法，其特征在于：步驟(4)建立人體胸部有限元初始模型，賦予胸部結(jié)構(gòu)材料屬性包括：

(2.1)、對等效化的肋骨結(jié)構(gòu)進(jìn)行梁單元屬性賦值；

(2.2)、對建立的胸部皮膚肌肉等軟組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行殼單元屬性賦值；

(2.3)、對等效化的脊柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行體單元屬性賦值；

(2.4)、將胸腔內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)質(zhì)量集中于人體胸腔幾何中心處，對胸腔內(nèi)部集中質(zhì)量塊進(jìn)行體單元屬性賦值；

(2.5)、對肋骨截面上彈簧結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈簧單元屬性賦值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置碰工況下假人胸部簡化模型設(shè)計方法，其特征在于：步驟(3)所述結(jié)構(gòu)中涉及的沖擊方向上拉伸彈簧與人體正面夾角θ取值范圍為0°～90°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的一種偏置碰工況下假人胸部簡化模型設(shè)計方法，其特征在于：步驟還包括：

初始化乘員胸部有限元模型，輸入肋骨結(jié)構(gòu)力-位移曲線和力-速度曲線，賦值給梁單元，其中力-位移曲線和力-速度曲線由碰撞模擬仿真實驗或乘員胸部偏置碰實驗、理論推導(dǎo)方式獲得，從而獲取肋骨加速度及胸部壓縮量分布。