MPDB工況THOR假人優(yōu)化策略

王曉鑫　曹歡　王德　韓菲菲　鄭光潔

摘 要：THOR假人與傳統(tǒng)Hybrid假人相比，Thor假人有四個胸壓傳感器，胸部傳感器更為敏感，尤其是右上胸壓，假人傷害要比Hybrid假人更大。本文基于某車型仿真與滑車試驗(yàn)，針對影響THOR假人胸壓的主要因素進(jìn)行分析，總結(jié)歸納出THOR假人的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：THOR假人 仿真分析 優(yōu)化策略

Optimization Strategy for THOR Dummy on C-NCAP MPDB

Wang Xiaoxin，Cao Huan，Wang de，Hand Feifei，Zheng Guangjie

Abstract：Compared to the traditional Hybrid dummy， the Thor dummy has four chest pressure sensors， and the chest sensors are more sensitive， especially the upper right chest pressure， causing greater damage to the dummy than the Hybrid dummy. This article analyzes the main factors affecting Thor dummy chest pressure based on a certain vehicle model simulation and sled test， and summarizes the optimization strategies for Thor dummy.

Key words：THOR， simulation analysis， optimization strategy

1 背景

2021版C-NCAP，2024版C-NCAP，2023版CIASI中，采用正面 50%重疊移動漸進(jìn)變形壁障碰撞試驗(yàn)，增加了THOR假人的考察。

THOR與傳統(tǒng)Hybrid假人相比，Thor假人有四個胸壓傳感器，胸部傳感器更為敏感，尤其是右上胸壓，假人傷害要比Hybrid假人更大，對于2021版C-NCAP，THOR假人的傷害直接影響整體得分。根據(jù)最新2021版C-NCAP已測車型得分來看，THOR假人胸部傷害為主要失分點(diǎn)，因此對于THOR假人的優(yōu)化研究顯得尤為重要。

本文主要針對某開發(fā)的大車型，對THOR假人的胸部傷害進(jìn)行分析研究，主要包括安全帶，管柱，DAB，點(diǎn)火時間等，歸納總結(jié)出影響THOR假人胸壓的優(yōu)化策略。

2 模型介紹

基礎(chǔ)模型為某車型第一輪整車試驗(yàn)仿真對標(biāo)模型，基于該對標(biāo)模型，針對不同影響因素進(jìn)行了仿真分析研究。

對標(biāo)曲線關(guān)鍵曲線仿真與試驗(yàn)整體趨勢及峰值基本一致，可認(rèn)為該模型相對準(zhǔn)確，滿足分析優(yōu)化的基本要求。

3 影響因素仿真分析

針對仿真基礎(chǔ)模型，分析安全帶配置及參數(shù)影響，DAB氣孔及拉帶影響，管柱壓潰量影響，點(diǎn)火時間影響。以下為主要分析內(nèi)容。

3.1 安全帶影響

3.1.1 安全帶配置影響

針對不同配置安全帶性能進(jìn)行分析研究，主要包括單限力式安全帶，預(yù)緊限力式安全帶，雙預(yù)緊限力式安全帶以及雙預(yù)緊雙級限力式安全帶。Case1為單限力式安全帶，Case2為預(yù)緊限力式安全帶，Case3為雙預(yù)緊限力式安全帶，Case4為雙預(yù)緊及雙級限力式安全帶。

根據(jù)結(jié)果顯示，安全帶配置越高，假人胸部傷害越低。采用預(yù)緊限力式安全帶能夠減小安全帶與假人的間隙，起到對假人更好的束縛作用。采用雙預(yù)緊安全帶，能夠有效的減小假人前移量，緩解胸部受到安全帶的擠壓作用。采用雙級限力安全帶，前期第一級高限力等級能夠束縛假人，后期第二級限力等級大幅度降低，減小安全帶對假人胸部的傷害。由于雙級限力安全帶成本較高，且開發(fā)難度大，因此一般推薦采用雙預(yù)緊限力式安全帶。基本能夠保證C-NCAP五星開發(fā)目標(biāo)。若想得到高分五星乃至五星＋成績，則可以考慮雙預(yù)緊雙級限力式安全帶。

3.1.2 安全帶限力影響

針對預(yù)緊限力式安全帶，采用不同限力等級安全帶，主要包括2000N，2500N，3000N三種限力等級安全帶，分析不同限力等級安全帶對假人胸部傷害的影響，見圖3。

根據(jù)分析結(jié)果顯示，限力為3000N時，胸壓為44.2mm，限力為2500N時，胸壓為39.8mm，限力為2000N時，胸壓為36.1mm。在頭部不擊穿的前提下，安全帶限力等級越低，THOR假人胸壓越低，Thor假人對安全帶限力等級比較敏感。但是安全帶限力等級需要綜合分析，還需結(jié)合其他工況假人傷害綜合考慮。

3.2 DAB參數(shù)影響

3.2.1 DAB氣孔影響

針對預(yù)緊限力式安全帶，采用2500N限力等級安全帶，分析不同DAB氣孔對假人胸部傷害的影響，見圖4。

根據(jù)分析結(jié)果顯示，氣孔為25mm時，胸壓為40.9，胸部得分為3.06分。氣孔為30mm時，右上胸壓為39.8mm，胸部得分為3.23分。氣孔為35mm時，右上胸壓為38.8mm，胸部得分3.39分。在一定范圍內(nèi)，DAB氣孔越大，THOR假人胸壓越低。但是DAB氣孔大小還需結(jié)合其他工況假人傷害綜合考慮。對比安全帶影響，DAB氣孔對THOR假人胸壓影響較小，安全帶影響大。

3.2.1 DAB拉帶影響

針對預(yù)緊限力式安全帶，采用2500N限力等級安全帶，DAB氣孔為30mm，分析不同DAB拉帶長度對THOR假人胸部傷害的影響。

根據(jù)分析結(jié)果顯示，拉帶為320mm時，胸壓為39.1mm。拉帶為280mm時，胸壓為39.8mm。拉帶為240mm時，胸壓為40.6mm。在一定范圍內(nèi)，DAB拉帶長度越長，THOR假人胸壓越低。拉帶長度主要影響DAB氣囊剛度，從而影響DAB對THOR假人胸壓的擠壓作用。但DAB長度整體THOR假人胸壓影響較小。

3.3 管柱壓潰影響

針對預(yù)緊限力式安全帶，采用2500N限力等級安全帶，DAB氣孔為30mm，DAB拉帶長度為320mm。分析管柱壓潰量對假人胸部傷害的影響。

根據(jù)分析結(jié)果顯示，管柱壓潰為20mm時，胸壓為41.5mm。管柱壓潰為40mm時，胸壓為39.8mm。管柱壓潰為60mm時，胸壓為39.2mm。在一定范圍內(nèi)，管柱壓潰量越大，THOR假人胸壓越低。除管柱壓潰量對假人胸壓有影響外，管柱壓潰力對THOR假人胸壓也有一定的影響。

3.4 點(diǎn)火時間影響

針對預(yù)緊限力式安全帶，采用2500N限力等級安全帶，DAB氣孔為30mm，DAB拉帶長度為320mm，管柱壓潰量為40mm，分析點(diǎn)火時間對假人胸部傷害的影響。

根據(jù)分析結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)，點(diǎn)火時間越早，THOR假人胸壓越低。但是點(diǎn)火時間還需要結(jié)合結(jié)構(gòu)脈沖，在可實(shí)施的前提下，點(diǎn)火時間要盡量早。

4 滑車試驗(yàn)驗(yàn)證

該車型在整車實(shí)驗(yàn)中THOR假人胸壓為38.9mm，滑車試驗(yàn)進(jìn)行了對標(biāo)，并進(jìn)行了安全帶限力等級，DAB氣孔，點(diǎn)火時間三個方案的優(yōu)化，結(jié)果如下：

4.1 安全帶限力優(yōu)化

該車型安全帶初始限力為2500N，肩帶力為3700N，優(yōu)化方案為降低安全帶限力為2000N，肩帶力為3300N。

根據(jù)滑車結(jié)果顯示限力為2500N時，胸壓為38.9mm。限力為2000N時，胸壓為36.8mm。降低安全帶限力等級，胸壓降低2.1mm，得分提升0.31分，安全帶優(yōu)化效果明顯，與仿真分析結(jié)果趨勢一致。

4.2 DAB氣孔優(yōu)化

該車型DAB初始?xì)饪状笮?0mm，滑車優(yōu)化方案OPT2為將OPT工況氣孔由30mm增大為35mm，見圖8。

根據(jù)滑車結(jié)果顯示，將DAB氣孔由30mm優(yōu)化為35mm，胸壓降低0.6mm，得分提升0.1分，有一定的優(yōu)化效果，與仿真分析結(jié)果趨勢一致。

4.3 點(diǎn)火時間驗(yàn)證

該車型初始點(diǎn)火時間為13ms，由于整車初步標(biāo)定為16ms，因此滑車驗(yàn)證16ms點(diǎn)火時間對THOR假人傷害的影響。滑車優(yōu)化方案OPT3為將OPT2點(diǎn)火時間由13ms調(diào)整到16ms。

根據(jù)滑車結(jié)果顯示，點(diǎn)火時間延遲后，假人胸壓由36.2增大為37.3mm，與仿真趨勢一致。因此THOR假人點(diǎn)火時間要盡量早，但也許根據(jù)ECU標(biāo)定結(jié)果綜合考慮。

5 結(jié)語

根據(jù)仿真分析及滑車試驗(yàn)結(jié)果顯示，THOR假人胸壓與安全帶配置，安全帶限力等級，DAB氣孔，DAB拉帶長度，管柱壓潰量等有關(guān)系。

安全帶配置影響：安全帶配置越高，假人胸部傷害越低。采用預(yù)緊限力式安全帶能夠減小安全帶與假人的間隙，起到對假人更好的束縛作用。采用雙預(yù)緊安全帶，能夠有效的減小假人前移量，緩解胸部受到安全帶的擠壓作用。采用雙級限力安全帶，前期第一級高限力等級能夠束縛假人，后期第二級限力等級大幅度降低，減小安全帶對假人胸部的傷害。

安全帶限力等級影響：在頭部不擊穿的前提下，安全帶限力等級越低，THOR假人胸壓越低，Thor假人對安全帶限力等級比較敏感，安全帶優(yōu)化效果較為明顯。

DAB氣孔影響：在一定范圍內(nèi)，DAB氣孔越大，THOR假人胸壓越低。對比安全帶影響，DAB氣孔對THOR假人胸壓影響較小，沒有安全帶影響大。

DAB拉帶長度影響：在一定范圍內(nèi)，DAB拉帶長度越長，THOR假人胸壓越低。拉帶長度主要影響DAB氣囊剛度，從而影響DAB對THOR假人胸壓的擠壓作用。

DAB拉帶長度影響還與拉帶的布置有關(guān)系，為了緩解DAB對胸部的擠壓作用，有時也會將DAB與假人胸部接觸區(qū)域增加短拉帶，短拉帶會減小對胸部的擠壓作用，于此同時，短拉帶還會使氣囊的剛度產(chǎn)生變化。因此還需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行分析研究，同時，還需要考慮拉帶的寬度，拉帶的數(shù)量等因素。總之拉帶的長度影響不是線性關(guān)系，還需要結(jié)合具體的車型具體分析。

管柱壓潰量影響：在一定范圍內(nèi)，管柱壓潰量越大，THOR假人胸壓越低。除管柱壓潰量對假人胸壓有影響外，管柱壓潰力對THOR假人胸壓也有一定的影響。

點(diǎn)火時間影響：在一定范圍內(nèi)，點(diǎn)火時間越早，THOR假人胸壓越低。但是點(diǎn)火時間還需要結(jié)合結(jié)構(gòu)脈沖，在可實(shí)施的前提下，點(diǎn)火時間要盡量早。

以上為六個主要影響THOR假人胸壓因素，其中安全帶配置及安全帶限力等級為主要影響因素，滑車試驗(yàn)也驗(yàn)證了安全帶限力優(yōu)化效果較為明顯。由于不同的車型空間及結(jié)構(gòu)脈沖，假人位置等有所差異，因此不同車型的優(yōu)化還需進(jìn)行具體的分析。

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