隨著國(guó)內(nèi)外汽車(chē)保有量的逐年增長(zhǎng)，車(chē)外行人在發(fā)生交通事故時(shí)的安全防護(hù)受到了廣泛關(guān)注，目前很多主機(jī)廠開(kāi)始研發(fā)主動(dòng)發(fā)蓋技術(shù)以降低人的頭部撞擊傷害。

主動(dòng)發(fā)蓋是在行人頭部與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋接觸之前，把發(fā)動(dòng)機(jī)蓋后端抬升到一定的高度，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)蓋下方的空間，從而改善行人頭部保護(hù)效果的一種新技術(shù)。

人與車(chē)的碰撞仿真是主動(dòng)發(fā)蓋開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，下面主要介紹主動(dòng)發(fā)蓋開(kāi)發(fā)中假人的應(yīng)用。

一、主動(dòng)發(fā)蓋開(kāi)發(fā)與HBM

在車(chē)輛安全開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要進(jìn)行大量的虛擬仿真分析工作，用來(lái)模擬真實(shí)場(chǎng)景的人與車(chē)輛撞擊后的變形姿態(tài)與受傷程度，因此用于仿真分析的虛擬假人成了必備的分析工具。

主動(dòng)發(fā)蓋開(kāi)發(fā)主要用到 6YO、AF05、AM50、AM95四種尺寸假人，用來(lái)完成HBM認(rèn)證、行人探知、頭部碰撞時(shí)間（HIT）、發(fā)動(dòng)機(jī)罩負(fù)荷變形（Human body deflection）的仿真計(jì)算分析。

目前行業(yè)內(nèi)主要用到的HBM包括基于MADYMO的多剛體假人、HybridⅢ假人及THUMS假人等，其中THUMS假人為豐田公司免費(fèi)對(duì)外公開(kāi)的虛擬人體模型，可以讓更多的企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)使用THUMS，促進(jìn)汽車(chē)安全行業(yè)的發(fā)展。

圖1 THUMS假人示意圖

二、THUMS行人保護(hù)假人介紹

THUMS為豐田汽車(chē)公司以及豐田中央研究所從1997年開(kāi)始聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一款能夠高度還原和解析碰撞過(guò)程中對(duì)人體的全身傷害的虛擬人體模型，其中也包括了滿(mǎn)足Euro NCAP中TB024要求的行人保護(hù)開(kāi)發(fā)用假人，調(diào)試后可直接用于仿真開(kāi)發(fā)之中。

圖2 假人姿態(tài)調(diào)整

其中，四個(gè)尺寸假人已按照TB024中要求完成了節(jié)點(diǎn)ID命名及姿態(tài)調(diào)整。

圖3 ID命名規(guī)則及姿態(tài)要求

三、THUMS假人仿真應(yīng)用

在主動(dòng)發(fā)蓋開(kāi)發(fā)的HBM認(rèn)證分析工作中，以AM50假人為例，考慮四種通用車(chē)輛類(lèi)型，三種不同的車(chē)輛撞擊速度，總共需進(jìn)行12個(gè)仿真計(jì)算。

圖4 仿真模型

   仿真分析后，提取假人HC、T12及AC值確認(rèn)是否滿(mǎn)足TB024中給定的范圍要求。

圖5 假人HC、T12及AC范圍要求 

在HIT的計(jì)算中，需根據(jù)前期定義的開(kāi)發(fā)策略選擇合適尺寸假人，以45kph的速度去撞擊假人右側(cè)，假人頭部CoG在車(chē)的中線(xiàn)上，且腳跟需要盡可能的貼近地面，發(fā)動(dòng)機(jī)罩位置需要是在閉合狀態(tài)。

圖6 行人碰撞示意圖

在發(fā)動(dòng)機(jī)罩負(fù)荷變形分析中，應(yīng)以40kph 速度進(jìn)行數(shù)值模擬，應(yīng)根據(jù)車(chē)輛的特定尺寸選用使發(fā)動(dòng)機(jī)罩上部獲得最少支撐的合適尺寸的假人。例如，帶有短發(fā)動(dòng)機(jī)罩的小型車(chē)輛，50%假人接觸發(fā)動(dòng)機(jī)罩上部后面，因此，應(yīng)使用更小身高的假人。

小結(jié)

在主動(dòng)發(fā)蓋開(kāi)發(fā)過(guò)程中，準(zhǔn)確的選用HBM工具不但可以提高分析效率的，亦可提升仿真精度，起到事半功倍的效果。與此同時(shí)，在滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)要求的情況下，假人模型的采購(gòu)成本也是重要的考慮因素，因而免費(fèi)開(kāi)放的THUMS假人為我們提供了較好的解決方案，促進(jìn)了汽車(chē)安全行業(yè)的發(fā)展。