汽车提纲:碰撞安全假人损伤指标

汽车碰撞安全研究中，假人损伤指标至关重要，它通过模拟人体在碰撞中的受力与运动情况，量化假人各部位所受伤害程度，为评估汽车安全性能提供关键依据，常见指标涵盖头部、颈部、胸部、腹部及腿部等部位，如头部损伤指标（HIC）反映头部受冲击的严重程度，胸部压缩量体现胸部受伤风险，借助这些指标，工程师能精准分析碰撞危害，优化汽车安全设计，提升对驾乘人员的保护效果 。

汽车碰撞安全假人损伤指标体系解析

头部损伤指标

1. 头部伤害指数（HIC）

   • 定义：国际通用指标，量化头部碰撞耐受能力，基于加速度与冲击持续时间的综合作用。
   • 计算方式：
     [ HIC = \left( \frac{1}{t_2 - t1} \int{t_1}^{t_2} a(t) \, dt \right)^{2.5} (t_2 - t_1) ]
     (a(t))为头部质心合成加速度（单位：g），(t_2 - t_1 \leq 36 \, \text{ms})。
   • 法规限值：
     • HIC36（36ms时间窗口）≤ 1000，对应头骨骨折风险；
     • HIC15（15ms时间窗口）≤ 700，用于更严苛场景评估。
   • 生物力学基础：基于Wayne State耐受曲线,80g为3ms以上加速度的耐受阈值。

2. 头部3ms合成加速度（a3ms）

   • 定义：头部质心在任意3ms窗口内的峰值加速度。
   • 法规限值：通常要求≤ 80g,直接关联脑震荡风险。

胸部损伤指标

1. 胸部压缩量（Ccomp）

   • 定义：胸骨相对于脊椎的最大变形量。
   • 法规限值：
     • 正面碰撞：≤ 42mm（RDC指标）；
     • 侧面碰撞：结合黏性指数（VC）综合评估。

2. 黏性指数（VC）

   • 定义：反映胸部变形速度与相对变形量的乘积，公式为：
     [ VC = \frac{dD(t)}{dt} \cdot \frac{D(t)}{D_0} ]
     (D(t))为瞬时变形量，(D_0)为胸部初始厚度。
   • 法规限值：≤ 1.0 m/s，用于评估高速碰撞下的内脏损伤风险。

3. 胸部创伤指数（TTI）

   • 定义：综合肋骨与脊椎加速度的伤害指标，公式为：
     [ TTI = 0.5 \times (RIBY + T12Y) ]
     RIBY为第4、8根肋骨加速度峰值，T12Y为第12节脊椎加速度峰值。
   • 应用场景：侧面碰撞中评估胸部侧向受力伤害。

颈部损伤指标

1. 颈部伤害准则（NIC）
   • 定义：综合颈部剪切力与张力的伤害指标，用于评估拉伸-弯曲或压缩-伸展损伤。
   • 法规限值：需满足低性能指标（如压缩弯矩≤ 特定值）,避免颈椎过度变形。

腹部与骨盆损伤指标

1. 腹部力峰值（APF）

   • 定义：上、中、下腹部力的合力最大值。
   • 法规限值：侧面碰撞中≤ 2.5 kN，防止内脏器官挤压损伤。

2. 骨盆力峰值（PSPF）

   • 定义：髋关节与髂骨合成力的最大值。
   • 法规限值：侧面碰撞中≤ 6 kN,避免骨盆骨折风险。

下肢损伤指标

1. 股骨轴向力（FFC）

   • 定义：股骨承受的轴向载荷，用于评估大腿骨折风险。
   • 法规限值：通常要求≤ 10 kN。

2. 胫骨指数（TCFC/TI）

   • 定义：胫骨承受的轴向力与弯曲力矩综合指标。
   • 法规限值：需满足特定阈值,防止小腿骨折。

法规与测试标准对比

技术挑战与发展趋势

1. 假人生物仿真度提升

   • THOR假人逐步替代Hybrid III型，增加颈部、肩部等部位传感器，更精准模拟真实伤害。
   • 儿童假人细分年龄组（如6岁、10岁），覆盖更广泛人群。

2. 约束系统优化

   • 安全带预紧与限力装置匹配，减少胸部压缩量同时控制头部加速度。
   • 安全气囊分级起爆技术，适应不同碰撞强度。

3. 新能源车型适配

   • 电池包侵入量评估，避免高压部件对乘员的二次伤害。
   • 电动车低重心特性对碰撞波形的影响研究。