CN117268798B - 降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质 - Google Patents
降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117268798B CN117268798B CN202311566342.5A CN202311566342A CN117268798B CN 117268798 B CN117268798 B CN 117268798B CN 202311566342 A CN202311566342 A CN 202311566342A CN 117268798 B CN117268798 B CN 117268798B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- backrest
- included angle
- head
- neck
- evaluation index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 206010019196 Head injury Diseases 0.000 title claims abstract description 34
- 208000028373 Neck injury Diseases 0.000 title claims abstract description 33
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 136
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 119
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 18
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims description 11
- 208000014674 injury Diseases 0.000 claims description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
- G01M17/0078—Shock-testing of vehicles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质，涉及汽车安全碰撞测试假人技术领域。该方法包括以下步骤：获取至少三个初始靠背夹角；将初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标；根据初始评价指标和初始靠背夹角，构建二次函数；根据二次函数和初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；最优靠背夹角为汽车碰撞假人头颈部损伤最轻时对应的最佳驾驶姿态；为指导乘员驾驶姿态规范提供理论依据。
Description
技术领域
本发明一般涉及汽车安全碰撞测试假人技术领域，具体涉及降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质。
背景技术
随着社会经济的快速发展和制造业水平的稳步提升，我国汽车保有量也在持续增长，随之带来的交通安全问题日益严峻。研究表明，汽车正面碰撞事故是最为常见的交通事故类型之一。在汽车正面碰撞过程中，气囊等约束***一般会对乘员起到保护作用。但发生碰撞前，若乘员与方向盘间隔距离较近，头部很可能在气囊快速充气阶段便与之接触，这种情形会加重乘员头部损伤。因此，探究乘员驾驶姿态与乘员头颈部损伤情况间的关系十分重要。
目前，大多数研究集中于在几种特定的驾驶姿态下探究乘员的受伤害情况，但在实际场景中，人体的驾驶姿态是复杂多变的，仅研究几种特定姿态下的损伤情况很难给出最佳的驾驶姿态指导方案。因此，我们提出降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质用于解决上述问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种为指导乘员驾驶姿态规范提供理论依据，同时也可提高汽车人机空间布置水平的降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质。
第一方面，本发明提供一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，包括以下步骤：
获取至少三个初始靠背夹角；
将所述初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标；
根据所述初始评价指标和所述初始靠背夹角，构建二次函数；
根据所述二次函数和所述初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；
判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；所述最优靠背夹角为汽车碰撞假人头颈部损伤最轻时对应的最佳驾驶姿态。
根据本发明提供的技术方案，三个所述初始靠背夹角分别为第一靠背夹角、第二靠背夹角和第三靠背夹角，且对应的所述初始评价指标分别为第一头颈部综合损伤评价指标、第二头颈部综合损伤评价指标和第三头颈部综合损伤评价指标；
其中，根据所述二次函数和所述初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；具体包括以下步骤：
判断所述二次函数的开口方向的确定因子大于0时，计算所述二次函数的最小值点；
根据所述最小值点与所述第一靠背夹角、所述第三靠背夹角的关系，计算得到第四靠背夹角；
将所述第四靠背夹角输入到所述有限元仿真模型，计算得到第四头颈部综合损伤评价指标。
根据本发明提供的技术方案，判断所述二次函数的开口方向的确定因子大于0之前，还包括以下步骤：
当所述二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时，根据所述第二靠背夹角和所述第一靠背夹角、所述第三靠背夹角的关系，计算得到第五靠背夹角；
将所述第二靠背夹角替换为所述第五靠背夹角，同时，计算对应的头颈部综合损伤评价指标，并更新所述二次函数；
判断更新后的二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时，以所述第一靠背夹角、所述第三靠背夹角为区间端点，采用黄金分割法更新区间端点值，将更新后区间内留存的分割点对应的靠背夹角，作为新的第二靠背夹角，并得到相应的新的第二头颈部综合损伤评价指标；
筛选更新后的第一靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标、更新后的第三靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标以及新的第二靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标中的最小指标值作为第四头颈部综合损伤评价指标，并将对应的靠背夹角作为第四靠背夹角。
根据本发明提供的技术方案，计算得到第四头颈部综合损伤评价指标之后，判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件之前，还包括以下步骤：
当所述第二头颈部综合损伤评价指标大于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角小于所述第二靠背夹角时，将所述第三靠背夹角和所述第三头颈部综合损伤评价指标更换为所述第二靠背夹角和所述第二头颈部综合损伤评价指标，将所述第二靠背夹角和所述第二头颈部综合损伤评价指标更换为所述第四靠背夹角、所述第四头颈部综合损伤评价指标，并更新所述二次函数；
当所述第二头颈部综合损伤评价指标大于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角大于所述第二靠背夹角时，将所述第一靠背夹角和所述第一头颈部综合损伤评价指标更换为所述第二靠背夹角、所述第二头颈部综合损伤评价指标，将所述第二靠背夹角和所述第二头颈部综合损伤评价指标更换为所述第四靠背夹角、所述第四头颈部综合损伤评价指标，并更新所述二次函数；
当所述第二头颈部综合损伤评价指标小于或者等于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角和所述第二靠背夹角不相等时，则将当前确定因子的相反数作为新的确定因子，并重新判断新的确定因子和0的关系；
当所述第二头颈部综合损伤评价指标等于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角等于所述第二靠背夹角时，则根据所述第一靠背夹角和所述第三靠背夹角，计算目标精度；当所述目标精度大于预设精度值时，则将当前确定因子的相反数作为新的确定因子，并重新判断新的确定因子和0的关系；所述目标精度为所述第一靠背夹角与所述第三靠背夹角之差的绝对值。
根据本发明提供的技术方案，判断所述第一靠背夹角与所述第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；具体包括以下步骤：
根据所述第一靠背夹角与所述第三靠背夹角，得到目标精度；
当所述目标精度大于预设精度值时，则根据更新后的所述第一靠背夹角、所述第二靠背夹角、所述第三靠背夹角及对应的头颈部综合损伤评价指标，重新计算确定因子，再次判断确定因子和0的关系；
当所述目标精度小于或者等于预设精度值时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角。
根据本发明提供的技术方案，将所述初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标，具体包括以下步骤：
将所述初始靠背夹角依次输入到所述有限元仿真模型；
以初始速度开展所述有限元仿真模型的碰撞分析，提取得到相应的头部伤害指标、累积3ms合成加速度值和颈部伤害指标；所述初始速度为车辆发生碰撞时的速度；
根据所述头部伤害指标、所述累积3ms合成加速度值和所述颈部伤害指标，计算得到对应的初始评价指标。
根据本发明提供的技术方案，根据以下公式计算所述初始评价指标：
；
其中，为头颈部综合损伤评价指标，d为头颈部综合损伤评价指标的个数，为头部伤害指标，/>为累积3ms合成加速度值，/>为颈部伤害指标，/>、/>和/>分别为头部伤害指标、累积3ms合成加速度值、颈部伤害指标的权重系数。
根据本发明提供的技术方案，根据以下公式计算所述确定因子：
；
其中，A为确定因子，为第一靠背夹角，/>为第二靠背夹角，/>为第三靠背夹角。
根据本发明提供的技术方案，如果所述确定因子A大于0，则根据以下公式计算所述二次函数最小值点：
；
其中，为二次函数最小值点。
第二方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法的步骤。
综上所述，本发明公开一种用于降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法的具体流程。本发明通过获取至少三个初始靠背夹角，将初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标；根据初始评价指标和初始靠背夹角，构建二次函数，且，根据二次函数和初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；其中，最优靠背夹角为汽车碰撞假人头颈部损伤最轻时对应的最佳驾驶姿态。
本发明通过不同驾驶姿态对应的靠背角度得到相应的评价指标，让假人头颈部综合损伤情况可量化，并基于该评价指标在有限元仿真模型中进行分析，最终得到头颈部损伤情况最轻的驾驶姿态对应的靠背夹角角度，从而为指导车辆实际乘员驾驶姿态规范提供一定的理论依据，同时也能够提高汽车人机空间布置水平。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法的流程示意图。
图2为有限元仿真模型的示意图。
图3为安全气囊处于展开状态时的示意图。
图4为驾驶姿态变化时，座椅靠背旋转轴线的示意图。
图5为驾驶姿态变化时，有限元假人上躯干旋转轴线的示意图。
图6为计算初始评价指标的流程示意图。
图7为当二次函数的开口方向的确定因子大于0时的流程示意图。
图8为当二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时的流程示意图。
图中标号：1、有限元假人；2、类仪表板；3、踏板；4、歇脚板；5、安全气囊；6、方向盘；7、转向柱；8、安全带；9、座椅。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对当前的发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
请参考图1所示的本发明提供的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法的第一种实施例的流程示意图，包括以下步骤：
S10、获取至少三个初始靠背夹角；
其中，三个初始靠背夹角分别为：第一靠背夹角、第二靠背夹角和第三靠背夹角，且第一靠背夹角<第二靠背夹角<第三靠背夹角；
其中，靠背夹角是指座椅靠背与座垫所在侧水平面的夹角，该夹角也为有限元假人1的上躯干与座垫所在水平面的夹角。
初始靠背夹角可以是本领域技术人员随机选取的；需要说明的是，一个靠背夹角对应一种驾驶姿态。
S20、将初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标；
其中，初始评价指标分别为与第一靠背夹角、第二靠背夹角、第三靠背夹角一一对应的第一头颈部综合损伤评价指标、第二头颈部综合损伤评价指标和第三头颈部综合损伤评价指标；
具体地，如图2所示，有限元仿真模型包括：有限元假人1、类仪表板2、踏板3、歇脚板4、内部置有安全气囊5的方向盘6、转向柱7、安全带8、座椅9。
此处，有限元假人1的类型，例如为Hybrid III 50百分位假人。当有限元仿真模型模拟碰撞时，如图3所示，安全气囊5会处于展开状态，对有限元假人1起到一定保护作用。其中，图4中的M表示靠背和座垫的相交线。图5中的B表示有限元假人1的H点所在直线；图5中的C表示有限元假人1的上躯干集合，包含头部总成、颈部总成、胸部总成、腰椎总成。
并且，上述有限元仿真模型具备车辆对应部件相同的材料、属性等基本参数，同时为模型施加重力加速度。建立碰撞过程中的车辆加速度曲线，并将其反向加载到有限元假人1上。
进一步地，如图6所示，将初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标，具体包括以下步骤：
S201、将初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型；
S202、以初始速度开展有限元仿真模型的碰撞分析，提取得到相应的头部伤害指标、累积3ms合成加速度值和颈部伤害指标；初始速度为车辆发生碰撞时的速度；
其中，以初始速度开展有限元仿真模型的碰撞分析时，可以利用Lsdyna软件进行碰撞分析。
S203、根据头部伤害指标、累积3ms合成加速度值和颈部伤害指标，计算得到对应的初始评价指标。
通过上述步骤即可得到对应的第一头颈部综合损伤评价指标、第二头颈部综合损伤评价指标和第三头颈部综合损伤评价指标。
其中，根据以下公式计算初始评价指标：
；
其中，为头颈部综合损伤评价指标，d为头颈部综合损伤评价指标的个数，为头部伤害指标，/>为累积3ms合成加速度值，/>为颈部伤害指标，/>、/>和/>分别为头部伤害指标、累积3ms合成加速度值、颈部伤害指标的权重系数；此处，/>，。
S30、根据初始评价指标和初始靠背夹角，构建二次函数；
其中，上述的二次函数是指以靠背夹角为自变量、以头颈部综合损伤评价指标为因变量的二次函数。
S40、根据二次函数和初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；
具体地，如图7所示，根据二次函数和初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；具体包括以下步骤：
S4011、判断二次函数的开口方向的确定因子大于0时，计算二次函数的最小值点；
具体地，根据以下公式计算二次函数的开口方向的确定因子：
；
其中，A为确定因子，为第一靠背夹角，/>为第二靠背夹角，/>为第三靠背夹角。
并且，判断二次函数的开口方向的确定因子大于0时，则根据以下公式计算二次函数最小值点：
；
其中，为二次函数最小值点。
S4012、根据最小值点与第一靠背夹角、第三靠背夹角的关系，计算得到第四靠背夹角；
具体地，根据以下公式计算第四靠背夹角：
；
其中，为第四靠背夹角，/>为常数。
具体地，当最小值点大于第一靠背夹角且小于第三靠背夹角时，即最小值点在初始靠背夹角的区间范围内，则，相应地，第四靠背夹角/>；
当最小值点大于或者等于第三靠背夹角时，即最小值点在初始靠背夹角的区间范围的右侧，则，相应地，/>；
当最小值点小于或者等于第一靠背夹角时，即最小值点在初始靠背夹角的区间范围的左侧，则，相应地，/>。
S4013、将第四靠背夹角输入到有限元仿真模型，计算得到第四头颈部综合损伤评价指标；
其中，第四头颈部综合损伤评价指标与前述的初始评价指标的计算方式一致，此处不再赘述。
进一步地，计算得到第四头颈部综合损伤评价指标之后，判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件之前，还包括以下步骤：
（1）当第二头颈部综合损伤评价指标大于第四头颈部综合损伤评价指标且第四靠背夹角小于第二靠背夹角时，将第三靠背夹角和第三头颈部综合损伤评价指标更换为第二靠背夹角和第二头颈部综合损伤评价指标，将第二靠背夹角和第二头颈部综合损伤评价指标更换为第四靠背夹角、第四头颈部综合损伤评价指标，并更新二次函数；
当按照上述步骤更新二次函数之后，执行步骤S4011。
（2）当第二头颈部综合损伤评价指标大于第四头颈部综合损伤评价指标且第四靠背夹角大于第二靠背夹角时，将第一靠背夹角和第一头颈部综合损伤评价指标更换为第二靠背夹角、第二头颈部综合损伤评价指标，将第二靠背夹角和第二头颈部综合损伤评价指标更换为第四靠背夹角、第四头颈部综合损伤评价指标，并更新二次函数；
当按照上述步骤更新二次函数之后，执行步骤S4011。
（3）当第二头颈部综合损伤评价指标小于或者等于第四头颈部综合损伤评价指标且第四靠背夹角和第二靠背夹角不相等时，则将当前确定因子的相反数作为新的确定因子，并重新判断新的确定因子和0的关系。
根据重新判断得到的新的确定因子和0的关系执行相应的步骤。
（4）当第二头颈部综合损伤评价指标等于第四头颈部综合损伤评价指标且第四靠背夹角等于第二靠背夹角时，则根据第一靠背夹角和第三靠背夹角，计算目标精度；当目标精度大于预设精度值时，则将当前确定因子的相反数作为新的确定因子，并重新判断新的确定因子和0的关系，根据重新判断得到的新的确定因子和0的关系执行相应的步骤；目标精度为第一靠背夹角与第三靠背夹角之差的绝对值。
另外，如图8所示，判断二次函数的开口方向的确定因子大于0之前，还包括以下步骤：
S4021、当二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时，根据第二靠背夹角和第一靠背夹角、第三靠背夹角的关系，计算得到第五靠背夹角；
具体地，当二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时：
若第二靠背夹角不是驾驶姿态变化区间中点，即，那么第五靠背夹角为第二靠背夹角在二次函数的驾驶姿态变化区间的区间对称点，即/>；
若第二靠背夹角是驾驶姿态变化区间中点，即，那么第五靠背夹角为二次函数的驾驶姿态变化区间的四分之一处的分割点，即/>。
S4022、将第二靠背夹角替换为第五靠背夹角，同时，计算对应的头颈部综合损伤评价指标，并更新二次函数；
其中，上述的头颈部综合损伤评价指标的计算方式和初始评价指标的计算方式一致，此处不再赘述。
S4023、判断更新后的二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时，以第一靠背夹角、第三靠背夹角为区间端点，采用黄金分割法更新区间端点值，将更新后区间内留存的分割点对应的靠背夹角，作为新的第二靠背夹角，并得到相应的新的第二头颈部综合损伤评价指标；
S4024、筛选更新后的第一靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标、更新后的第三靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标以及新的第二靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标中的最小指标值作为第四头颈部综合损伤评价指标，并将对应的靠背夹角作为第四靠背夹角。
基于上述步骤，利用更新后的第一靠背夹角、更新后的第三靠背夹角以及新的第二靠背夹角再次更新二次函数，并判断该二次函数的开口方向的确定因子的大小。如果该确定因子大于0，则继续执行步骤S4011；如果确定因子小于或者等于0，即继续执行步骤S4021；重复上述步骤，直至最终得到的第一靠背夹角和第三靠背夹角符合预设条件时，则判断当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角，即为最佳驾驶姿态。
S50、判断第一靠背夹角和第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；最优靠背夹角为汽车碰撞假人头颈部损伤最轻时对应的最佳驾驶姿态。
具体地，判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；具体包括以下步骤：
根据第一靠背夹角与第三靠背夹角，得到目标精度；
当目标精度大于预设精度值时，则根据更新后的第一靠背夹角、更新后的第二靠背夹角、更新后的第三靠背夹角及对应的头颈部综合损伤评价指标，重新计算确定因子，再次判断确定因子和0的关系；
其中，根据再次判断得到的确定因子和0的关系执行相应步骤。
当目标精度小于或者等于预设精度值时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角。
其中，根据以下公式计算目标精度：
即；其中，/>为预设精度值。
探究乘员驾驶姿态和乘员头颈部损伤情况的传统方式仅仅是在几种特定的驾驶姿态下探究乘员的受伤情况，但实际场景中驾驶姿态较为复杂多变，并且对实际驾驶以及乘员损伤情况很难给出直接、准确的指导。然而，本发明通过本领域技术人员随机选取的初始靠背夹角在有限元仿真模型中进行碰撞分析，并计算得到相应的初始评价指标，然后根据这些初始评价指标和初始靠背夹角，构建二次函数，获取该二次函数的开口方向的确定因子，并执行相应的判断与更新步骤，重复循环迭代，直至最终的第一靠背夹角和第三靠背夹角之差的绝对值小于预设精度值，则对应的第四靠背夹角为最优靠背夹角，实际车辆可以按照该最优靠背夹角调整靠背与座垫之间的夹角，然后车辆再运行时，能够保证假人头颈部综合损伤最小化；本发明能够为指导车辆实际乘员驾驶姿态规范提供一定的理论依据，同时也能够提高汽车人机空间布置水平。
以Hybrid III 50th有限元假人为例，搭建与其对应的有限元仿真模型，并赋予该模型与相应车辆的部件相同的材料、属性等基本参数，并构建约束、接触等信息，同时为模型施加重力加速度，建立碰撞过程中的车辆加速度曲线，并将其反向加载到Hybrid III50th有限元假人上。
首先，将初始速度，初始靠背夹角/>、/>和/>，预设精度值/>输入到有限元仿真模型中；然后，有限元仿真模型按照初始靠背夹角的角度逐个调整靠背及图5中假人上躯干集合C与座垫所在侧水平面的夹角并且以初始速度模拟碰撞，并计算得到相应的初始评价指标；其中，在初始评价指标的计算中，各个头部伤害指标、累积3ms合成加速度以及颈部伤害指标的权重系数均为/>。
相应地，根据前述的初始评价指标和初始靠背夹角，构建二次函数，并计算其开口方向的确定因子；然后根据上述的判断与更新步骤执行，重复循环迭代，直至最终的第一靠背夹角和第三靠背夹角之差的绝对值小于3°，则对应的第四靠背夹角为最优靠背夹角，即车辆按照该最优靠背夹角调整座椅靠背与座垫所在侧水平面的夹角以及假人上躯干集合C与座垫所在侧水平面的夹角，然后车辆再运行时，能够确保假人头颈部综合损伤最小化，为指导车辆实际乘员驾驶姿态规范提供一定的理论依据，同时也能够提高汽车人机空间布置水平。
实施例2
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如上述实施例中所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (8)
1.一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取至少三个初始靠背夹角；三个所述初始靠背夹角分别为第一靠背夹角、第二靠背夹角和第三靠背夹角，且对应的初始评价指标分别为第一头颈部综合损伤评价指标、第二头颈部综合损伤评价指标和第三头颈部综合损伤评价指标；所述第一靠背夹角<所述第二靠背夹角<所述第三靠背夹角；
将所述初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标；
根据所述初始评价指标和所述初始靠背夹角，构建二次函数；所述二次函数是指以靠背夹角为自变量、以头颈部综合损伤评价指标为因变量的二次函数；
根据所述二次函数和所述初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；
判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；所述最优靠背夹角为汽车碰撞假人头颈部损伤最轻时对应的最佳驾驶姿态；
其中，将所述初始靠背夹角依次输入到有限元仿真模型，计算得到对应的初始评价指标，具体包括以下步骤：
将所述初始靠背夹角依次输入到所述有限元仿真模型；
以初始速度开展所述有限元仿真模型的碰撞分析，提取得到相应的头部伤害指标、累积3ms合成加速度值和颈部伤害指标；所述初始速度为车辆发生碰撞时的速度；
根据所述头部伤害指标、所述累积3ms合成加速度值和所述颈部伤害指标，计算得到对应的初始评价指标；
其中，根据所述二次函数和所述初始靠背夹角，计算得到第四靠背夹角及对应的第四头颈部综合损伤评价指标；具体包括以下步骤：
判断所述二次函数的开口方向的确定因子大于0时，计算所述二次函数的最小值点；
根据所述最小值点与所述第一靠背夹角、所述第三靠背夹角的关系，计算得到第四靠背夹角；
将所述第四靠背夹角输入到所述有限元仿真模型，计算得到第四头颈部综合损伤评价指标。
2.根据权利要求1所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，判断所述二次函数的开口方向的确定因子大于0之前，还包括以下步骤：
当所述二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时，根据所述第二靠背夹角和所述第一靠背夹角、所述第三靠背夹角的关系，计算得到第五靠背夹角；
将所述第二靠背夹角替换为所述第五靠背夹角，同时，计算对应的头颈部综合损伤评价指标，并更新所述二次函数；
判断更新后的二次函数的开口方向的确定因子小于或者等于0时，以所述第一靠背夹角、所述第三靠背夹角为区间端点，采用黄金分割法更新区间端点值，将更新后区间内留存的分割点对应的靠背夹角，作为新的第二靠背夹角，并得到相应的新的第二头颈部综合损伤评价指标；
筛选更新后的第一靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标、更新后的第三靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标以及新的第二靠背夹角所对应的头颈部综合损伤评价指标中的最小指标值作为第四头颈部综合损伤评价指标，并将对应的靠背夹角作为第四靠背夹角。
3.根据权利要求1所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，计算得到第四头颈部综合损伤评价指标之后，判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件之前，还包括以下步骤：
当所述第二头颈部综合损伤评价指标大于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角小于所述第二靠背夹角时，将所述第三靠背夹角和所述第三头颈部综合损伤评价指标更换为所述第二靠背夹角和所述第二头颈部综合损伤评价指标，将所述第二靠背夹角和所述第二头颈部综合损伤评价指标更换为所述第四靠背夹角、所述第四头颈部综合损伤评价指标，并更新所述二次函数；
当所述第二头颈部综合损伤评价指标大于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角大于所述第二靠背夹角时，将所述第一靠背夹角和所述第一头颈部综合损伤评价指标更换为所述第二靠背夹角、所述第二头颈部综合损伤评价指标，将所述第二靠背夹角和所述第二头颈部综合损伤评价指标更换为所述第四靠背夹角、所述第四头颈部综合损伤评价指标，并更新所述二次函数；
当所述第二头颈部综合损伤评价指标小于或者等于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角和所述第二靠背夹角不相等时，则将当前确定因子的相反数作为新的确定因子，并重新判断新的确定因子和0的关系；
当所述第二头颈部综合损伤评价指标等于所述第四头颈部综合损伤评价指标且所述第四靠背夹角等于所述第二靠背夹角时，则根据所述第一靠背夹角和所述第三靠背夹角，计算目标精度；当所述目标精度大于预设精度值时，则将当前确定因子的相反数作为新的确定因子，并重新判断新的确定因子和0的关系；所述目标精度为所述第一靠背夹角与所述第三靠背夹角之差的绝对值。
4.根据权利要求2或3所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，判断第一靠背夹角与第三靠背夹角符合预设条件时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角；具体包括以下步骤：
根据所述第一靠背夹角与所述第三靠背夹角，得到目标精度；
当所述目标精度大于预设精度值时，则根据更新后的所述第一靠背夹角、所述第二靠背夹角、所述第三靠背夹角及对应的头颈部综合损伤评价指标，重新计算确定因子，再次判断确定因子和0的关系；
当所述目标精度小于或者等于预设精度值时，则判定当前的第四靠背夹角为最优靠背夹角。
5.根据权利要求1所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，根据以下公式计算所述初始评价指标：
；
其中，为头颈部综合损伤评价指标，d为头颈部综合损伤评价指标的个数，/>为头部伤害指标，/>为累积3ms合成加速度值，/>为颈部伤害指标，/>、/>和/>分别为头部伤害指标、累积3ms合成加速度值、颈部伤害指标的权重系数。
6.根据权利要求5所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，根据以下公式计算所述确定因子：
；
其中，A为确定因子，为第一靠背夹角，/>为第二靠背夹角，/>为第三靠背夹角。
7.根据权利要求6所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法，其特征在于，如果所述确定因子A大于0，则根据以下公式计算所述二次函数最小值点：
；
其中，为二次函数最小值点。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的一种降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311566342.5A CN117268798B (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311566342.5A CN117268798B (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117268798A CN117268798A (zh) | 2023-12-22 |
| CN117268798B true CN117268798B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=89209142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311566342.5A Active CN117268798B (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117268798B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5636424A (en) * | 1991-07-19 | 1997-06-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Safety seat |
| CN103310119A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-09-18 | 湖南大学 | 基于损伤评价的车辆碰撞乘员约束***摩擦特性的反分析方法 |
| CN110766213A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-07 | 清华大学 | 汽车乘员碰撞损伤预测方法及计算机设备 |
| CN111845495A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 吉林大学 | 一种座椅调节方法、装置、计算机设备及可存储介质 |
| CN116186468A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-30 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 假人姿态设置方法、电子设备和存储介质 |
| CN116484627A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-25 | 哈尔滨工业大学（威海） | 乘员损伤预测模型的生成方法、乘员损伤预测方法及装置 |
| CN116680552A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-09-01 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种乘员损伤预测方法、装置及车辆 |
-
2023
- 2023-11-23 CN CN202311566342.5A patent/CN117268798B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5636424A (en) * | 1991-07-19 | 1997-06-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Safety seat |
| CN103310119A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-09-18 | 湖南大学 | 基于损伤评价的车辆碰撞乘员约束***摩擦特性的反分析方法 |
| CN110766213A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-07 | 清华大学 | 汽车乘员碰撞损伤预测方法及计算机设备 |
| CN111845495A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-10-30 | 吉林大学 | 一种座椅调节方法、装置、计算机设备及可存储介质 |
| WO2022021961A1 (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 吉林大学 | 一种座椅调节方法、装置、计算机设备及可存储介质 |
| CN116680552A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-09-01 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种乘员损伤预测方法、装置及车辆 |
| CN116186468A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-30 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 假人姿态设置方法、电子设备和存储介质 |
| CN116484627A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-25 | 哈尔滨工业大学（威海） | 乘员损伤预测模型的生成方法、乘员损伤预测方法及装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 乘用车座椅靠背角对乘员碰撞安全性的影响分析;曹立波;戴黄伟;张瑞锋;李正坤;张冠军;;汽车工程(12);全文 * |
| 大客车紧急制动乘客约束***的仿真研究;葛如海;胡满江;许栋;;机械设计与制造(06);全文 * |
| 座椅约束下航空假人垂直冲击动态响应特性研究;冯振宇;杨永攀;贺永龙;马士成;解江;王亚锋;杨欢;;工程力学(08);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117268798A (zh) | 2023-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106599430B (zh) | 基于能量分析的乘员约束***优化方法 | |
| US6836754B2 (en) | Biomechanical system development of a restraint system | |
| CN107901792B (zh) | 汽车座椅调节方法、装置及计算机可读存储介质 | |
| Adam et al. | Identification of occupant posture using a Bayesian classification methodology to reduce the risk of injury in a collision | |
| CN110843613B (zh) | 一种基于人因工程学的座椅自动调节方法 | |
| CN103425809A (zh) | 汽车座椅设计方法 | |
| CN114030436A (zh) | 一种汽车座舱调节方法 | |
| CN116680552A (zh) | 一种乘员损伤预测方法、装置及车辆 | |
| CN117268798B (zh) | 降低汽车碰撞假人头颈部损伤的驾驶姿态确定方法及介质 | |
| Kang et al. | Motion responses by occupants in out-of-seat positions during autonomous emergency braking | |
| Khan et al. | A review of airbag test and analysis | |
| JP2016173234A (ja) | タイヤに対する衝撃の評価方法 | |
| CN114861291A (zh) | 后视镜参数优化方法、***、可读存储介质及计算机设备 | |
| CN110889203B (zh) | 基于自适应代理模型的汽车乘员约束***优化设计方法 | |
| CN109871555B (zh) | 一种汽车仪表板的简化建模方法 | |
| Oana et al. | Dynamic models to analyse the influence of the seat belt in a frontal collision | |
| KR100951166B1 (ko) | 근골격계 인체모델을 이용한 자동차 내장설계 시스템 및방법 | |
| Pal et al. | Estimation of Pelvis Injuries and Head Impact Time using Different Pedestrian Human FE Models | |
| Ye et al. | Automated analysis of driver response in a finite element crash test reconstruction | |
| Yang et al. | Analysing differences of dynamic responses and injury risks of 5th percentile female occupants during frontal impact using FE-human body models representing eastern (Chinese) and western (US/EU) human body dimensions | |
| JP2005283289A (ja) | 車両用乗員重量検出シミュレーションシステム | |
| Almeida et al. | Definition equations for the steering wheel location | |
| Fung et al. | Main effects of driving posture changes in frontal crashes due to ageing | |
| Reichert et al. | Effect of Impact Configuration Variance in Oblique Frontal Offset Tests on Driver and Passenger Injury Risk | |
| Kang et al. | Belt routing and safety assessment through computer simulation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |