ES II假人腹部力和車門內飾造型研究

張耀輝，鞠春賢，岳國輝，陳現嶺，張 凱

Zhang Yaohui，Ju Chunxian，Yue Guohui，Chen Xianling，Zhang Kai

（長城汽車股份有限公司技術中心 河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

0 引 言

在側面碰撞事故中，人的腹部沒有骨骼的保護，是極其脆弱的部位之一。ES II假人的腹部力傳感器也是非常靈敏的傳感器之一，為了保護乘員腹部免受傷害，在法規和NCAP測試中，設定了評估腹部傷害程度的指標，側面碰撞試驗中，以ES II假人腹部力來評判腹部受傷害的程度，如在C-NCAP、E-NCAP中，在50km/h側面碰撞、29km/h柱碰試驗中進行評價，腹部力高性能限值為1 kN，低性能限值為2.5 kN，腹部力得分為4分。門內飾造型是影響腹部力的重要因素，所以研究ES II假人腹部力的傷害機理和門內飾造型具有非常重要的意義。

1 ESII假人腹部傳感器解析

目前側面碰撞中前排使用的假人為 ES II假人。假人腹部力傳感器布置如圖1和圖2所示。

如圖1所示，腹部力和T12傳感器距離較近。如圖 2所示，部件③為腹部力傳感器，形狀為長方形，分為前、中、后 3根，通過螺栓⑦連接到部件②，由于腹部區域對應車門內飾的扶手位置，很容易造成失分；部件⑤為T12傳感器，安裝到部件②，腹部受到撞擊T12也會受到影響。如圖3所示，腹部力傳感器上端距離假人H點214 mm，下端距離假人H點103 mm。

2 腹部力傷害機理研究

2.1 仿真分析模型

圖4所示為ES II 假人Madymo模型，模型中用一個推塊以一定的速度撞擊假人腹部，通過研究撞擊位置的不同，從而得到腹部傳感器的敏感區域。如圖 5所示，在側面碰撞仿真中研究不同門內飾造型對假人傷害的影響。

2.2 仿真分析

分兩種工況進行分析。

1）如圖6所示，沖擊塊分別撞擊髖部到腹部由下至上5個不同區域；

2）如圖7所示，不同的車門內飾造型對假人腹部力的影響。

2.2.1 沖擊不同部位腹部力分析

沖擊塊以 5 m/s的速度沖擊假人腹部的不同部位，結果如下。

如圖8～圖13所示，腹部力傳感器中間區域較為敏感，T12傳感器和腹部力傳感器距離較近。在研究腹部力的同時，考察沖擊腹部不同位置對 T12 Fy和Mx的影響。如圖12、圖13所示，沖擊塊撞擊腹部中上部時，T12 Fy和Mx傷害值也偏大。

2.2.2 車門內飾板造型對腹部力影響的分析

通過調整車門內飾造型，分析車門內飾造型對假人腹部力造成的影響。

如圖15所示，造型1扶手寬度和原始造型（圖14）相同，扶手相對下部平面更加突出；

如圖16所示，造型2扶手寬度和原始造型（圖14）相同，扶手上部平面向假人方向突出，扶手造型為內凹型；

如圖17所示，造型3扶手寬度比原始造型（圖14）較寬。

如圖14～圖19所示，造型2腹部力最小，造型1和造型3腹部力最大。

由以上分析得出結論：

1）車門內飾造型對假人腹部力影響很大，車門扶手的寬度越小，腹部力和T12越小；

2）車門扶手Y向突出越多，對假人腹部力和T12越不利；

3）車門扶手的Z向高度越低，腹部力和T12越小；

4）車門扶手采用內凹式造型時，對腹部力和T12最有利。

3 實車分析

如圖20、圖21所示，該車型在進行無側氣囊的側碰試驗時，腹部力偏大，假人腹部正好撞到車門扶手的棱角位置。如圖22和圖23所示，車門扶手正好對準假人腹部中部位置，而且扶手寬度達到80 mm，對腹部傷害非常大。

4 解決方案分析

4.1 優化內飾造型方案

在車輛設計階段對車門內飾造型進行控制，對使假人受到傷害的造型進行修改。

1）圖 24所示造型，車門扶手內凹在整個內飾板里面，對腹部沖擊較小，是最有利的造型；

2）圖 25所示造型，車門扶手和內飾下部形成一體，車門內飾同時接觸腹部和髖部，可以緩解對腹部的沖擊；

3）圖26所示造型，車門扶手Y向過于突出，碰撞過程中扶手直接撞擊假人腹部，對假人腹部非常不利。

4.2 匹配側氣囊

通過匹配側氣囊，可以有效避免車門內飾和假人胸部、腹部直接接觸，可以有效降低假人腹部力和T12的傷害值。如圖27和圖28所示，增加側氣囊后，腹部力起始時間提前，腹部合力峰值大幅度降低。

5 結 論

ES II假人腹部力和T12傳感器正好對應車門扶手，車門內飾造型及扶手位置會對ES II假人腹部和胸部傷害值產生嚴重的影響。經過仿真和試驗驗證，車門扶手位置Z向過高或Y向過于突出，不僅會增大腹部力傷害值，T12和胸部傷害也會增大。

在車輛設計前期對車門內飾進行校核，建議車門扶手盡量采用內凹造型，且扶手寬度不能過寬，從而避免使假人受到傷害的造型出現，而且可以減小匹配側氣囊的難度。

[1]鞠春賢，張凱，陳現嶺.側面碰撞中假人T12傷害機理研究[D]// 2011國際汽車安全技術研討會.2011.

[2]David Shepardson.Study Side Air Bags Save Lives [N].De2t roit News Washington Bureau.Thursday，October 05，2006.

[3]First Technology.ES2re User Manual [M].2006.

[4]TASS.MADYMO V7.3 Reference Manual[M].2010.

[5]張君媛，張敏，丁如芳，等.汽車側面碰撞乘員約束系統的多目標優化[J].汽車技術，2005（11）：1-3.

[6]程秀生，王軍，鄭宏.不同傷害指標對評價人體胸部側向碰撞傷害程度的影響[J].公路交通科技，2001（6）：111-114.

[7]黃世霖，張金換，王曉冬，等.汽車碰撞與安全[M].北京：清華大學出版杜，2000.