弥合差距:开发正面碰撞模式 ATD 类似的人体模型
Seth Mischo1, Wade von Kleeck1, Diego Pensado1
1Wake Forest University School of Medicine, Dept. of Biomedical Engineering, United States.
Accident; analysis and prevention
|November 4, 2024
概括
新的人体模型 (HBM) 弥合了计算模拟和物理人形测试设备 (ATD) 之间的差距. 这些模型改善了对碰撞测试数据的解释,增强了车辆安全研究.
科学领域:
- 计算生物力学计算力学
- 人体建模的人体建模
- 汽车安全工程 汽车安全工程
背景情况:
- 人体模型 (HBM) 中的人类形态变异影响计算研究结果,特别是动力学和负载.
- 由于人体测量和质量分布的差异,目前的HBM和人类形状测试设备 (ATD) 之间存在很大的差距,这使得模拟解释变得复杂.
- 这些差异对监管应用和安全系统的验证有影响.
研究的目的:
- 开发类似于第50百分位男性ATDs (Hybrid III和THOR) 的HBM,以作为计算生物力学中的中间体.
- 通过创建更好地代表ATD人类学和大规模分布的模型来解决HBM和ATD之间的差距.
- 提高计算机模拟在车辆安全中的解释性和监管适用性.
主要方法:
- 创建了全球人体联盟 (GHBMC) 的第50百分位男性模型 (M50-OS),类似于混合III和THOR ATDs.
- 使用ANSUR I指标将统计人类形状模型大小化为ATD,将表面转换为多边形数据 (STL) 和节点坐标.
- 在M50-OS模型中进行了地标注册和进口的变形节点,生成了ATD类似版本 (M50 HAN-OS和M50 THAN-OS).
- 从ATD手册中运行了资格套件,并与基线和变形模型对比模拟了NCAP正面撞击脉冲 (56公里/小时).
主要成果:
- 与基线M50-OS相比,M50 HAN-OS和M50 THAN-OS模型显示出与各自的ATD对应器更接近的响应匹配.
- 在车辆碰撞模拟中,安全气囊和安全带峰值几乎同时发生在M50 HAN-OS和M50 Hybrid III之间.
- 在对形状和质量分布差异进行校正后,与ATD类似的模型显示了更相似的响应特征.
结论:
- 开发的ATD模拟模型为在ATD测试条件下比较生物力学负载提供了一种新的手段.
- 这些模型作为测试场景的桥梁,在这些场景中,ATDs不太适合或没有得到验证,例如低速机动或斜/远侧碰撞.
- 提高HBM和ATD之间的相关性提高了用于车辆安全评估和监管目的的计算模拟的可靠性.
