碰撞下潜的骨盆影响因素分析

2021年4月21日
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在正面碰撞中,虽然腹部损伤发生的概率低于头部和胸部,但一旦发生,很有可能因为内脏和内膜的损伤而带来严重的后果。正面碰撞中腹部的损伤主要原因是安全带腰带部分沿髂骨上滑……这也就是我们安全研究中的下潜现象。

在实际中骨盆相对于安全带腰带的初始方向是非常重要,它与下潜有直接的关系。总的来说有下面几个因素:

1、 骨盆角度,就是髂前上棘与耻骨联合的角度,如下图所示

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

2、骨盆形状,就是髂前上棘的角度,如下图所示

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

3、骨盆大小,就是耻骨联合与髂前上棘的距离,如下图所示

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

4、肌肉的厚度,就是初始情况下腰带与髂前上棘的距离,如下图所示

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

很显然,骨盆越向后倾斜或ASIS的形状越平坦,腰带在髂骨上滑动的量就越大,乘员就越容易下潜。对于体重指数越大者(越肥胖者)骨盆向前的倾向就越大,反而越不容易下潜。

那么骨盆大小和肌肉厚度这两个因素对于下潜的影响如何呢。可以通过仿真的手段来研究下。

选取一定测量的人体骨盆样本数据,分别选取骨盆大小和肌肉厚度各分布的第90百分位、第50百分位和第10百分位的测量数据作为代表值,然后选改有限元假人THUMS的网格模型,并在网格模型中体现这些代表值。

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

选取一个正碰模拟工况,对车身施加6自由度加速度来模拟车辆运动。碰撞模型通过H350假人模型进行验证。验证结果如下

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

    从验证的结果看,模型还是可接受的。

碰撞下潜的骨盆影响因素分析

01
骨盆大小
基于骨盆大小对三个百分位的假人进行仿真,从初始腰带的位置看,高百分位的腰带包络相对于ASIS要低于低百分位的包络。
碰撞下潜的骨盆影响因素分析
仿真结果发现,骨盆尺寸越小,腰带向上滑动越多,安全带腰带与髂骨作用时,骨盆尺寸越大,则骨盆绕y轴向前旋转的幅度就越大,这样反而限制了腰带上滑。而H点在x方向上向前最大位移几乎相同。
碰撞下潜的骨盆影响因素分析

 

在三种百分位的情况下,安全带腰带都没有完全从髂骨上滑落,但当骨盆较小时,腰带会向上滑动越接近髂前上棘,导致上髂骨受力较大,骨盆向后倾斜,进而下肢前移增加,往往导致更大的大腿压缩力。
碰撞下潜的骨盆影响因素分析

02

肌肉厚度

而肌肉厚度呢?从安全带初始包络位置看,第90百分位的安全带包络在三种模型中最低。
碰撞下潜的骨盆影响因素分析
肌肉厚度越大者安全带腰带向上滑动量大大减少。对于腹部肌肉越厚者,骨盆绕y轴的前向旋转增加越多,腰带上滑减少了,肥胖者(肌肉厚度大者)的骨盆分别受到臀部肌肉和背部脂肪组织的推动而向前和向上移动,另外肥胖者的安全带腰带缠绕长度更长,对应的安全带与水平面的夹角更小,所以这种差异使得肥胖者不易发生下潜。而H点在x方向上最大位移也几乎相同。
碰撞下潜的骨盆影响因素分析
肌肉厚度对大腿压缩力无明显影响,这可能在预紧器启动后,腰带反而向下滑动,并且与肌肉的相互作用而无法向上滑动,在整个碰撞过程中,安全腰带可能一直固定在髂骨上,当然这受肌肉剪切特性影响也很大。
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weinxin
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