[发明专利]一种偏置碰工况下假人胸部简化模型设计方法

摘要

本发明提供了一种偏置碰工况下假人胸部简化模型设计方法，属于汽车碰撞安全领域。该方法包括1.力学等效化处理属于人体胸部主要吸能结构的肋骨及胸腔内软组织。2.简化处理人体脊柱及皮肤肌肉外轮廓两种非关键结构。3.建立人体胸部完整结构。添加弹簧结构，建立以上结构间连接关系。4.建立人体胸部有限元初始模型。对上述的人体胸部完整结构进行单元离散化处理。赋予材料属性，生成偏置碰工况下人体胸部有限元初始模型。5.胸部有限元模型优化。基于结构优化理论，建立人体胸部优化代理模型，最终完成偏置碰工况下假人胸部简化模型。此方法填补了偏置碰假人设计领域空白，为约束系统优化提供进一步快速有效参考。

主权项

一种偏置碰工况下假人胸部简化模型设计方法，其特征在于，所述方法包括：(1)、力学等效化处理人体胸部主要吸能结构；根据汽车偏置碰工况，用一根位于冲击方向平面内的曲梁结构等效模拟人体肋骨结构，肋骨尺寸采用人体胸部中间肋骨尺寸。用一个等效集中质量块模拟人体胸腔内软组织集中质量，质量块位于人体胸腔几何中心处。(2)、人体胸部非关键结构简化处理；根据汽车碰撞过程中人体胸部结构中非关键吸能结构特点。采用等截面的矩形刚板结构简化模拟人体脊柱结构。采用医学影像处理技术，选用弹性材料简化模拟人体皮肤肌肉外轮廓结构几何结构。(3)、建立人体胸部完整结构；在肋骨、脊柱、集中质量块之间建立连接，肋骨结构铰接于脊柱结构，按照受力情况，在质量块与肋骨非冲击侧、质量块与及脊柱结构之间分别采用拉伸与扭转组合弹簧连接。在冲击方向上布置一根拉伸弹簧(与人体正面夹角为θ)建立肋骨与质量块的连接。(4)、建立人体胸部有限元初始模型；运用CAE分析软件，对上述的人体胸部完整结构进行单元离化处理。赋予胸部结构材料属性，设定边界条件等。生成偏置碰工况人体胸部有限元初始模型。(5)、胸部有限元模型优化；(5.1)、以假人正碰与侧碰标定试验为分析工况，搭建胸部初始模型优化分析平台；(5.2)、基于响应面法，以假人正碰与侧碰标定试验为约束条件，以曲梁、弹簧结构参数为设计变量，以假人胸部标定试验中肋骨位移、摆锤力法规指标为优化目标，建立乘员胸部偏置碰结构优化代理模型；(5.3)、选取优化算法，求解以上多目标优化问题，生成偏置碰工况下假人胸部简化模型。