Q3假人头部标定试验影响因素探究.docx

? ? Q3假人头部标定试验影响因素探究 ? ? 周鹏，胡经国 中汽研汽车检验中心(宁波)有限公司，浙江宁波 315336) 0 引言 汽车道路交通事故是造成儿童伤亡的主要因素之一。世界卫生组织在2008 年发布的《世界预防儿童伤害报告》显示：全世界每年大约有26 万名儿童因交通事故丧生，并且造成约1 000万名儿童受伤[1]。相较于欧美等发达国家，我国因交通事故死亡的儿童人数远远高于发达国家，所以我国应该重视儿童安全保护。儿童乘员汽车安全性研究中最重要的一个工具就是儿童假人，而Q系列的儿童假人是目前的新型假人，正在大范围地逐步推广使用。我国最新的2018年版C-NCAP中就规定了使用Q3儿童假人，用以考核乘员约束系统强度，涉及的指标主要有头部加速度、颈部力与力矩、胸部加速度、胸部压缩量等。对于Q3假人而言，在试验前需对其头部、颈部、胸部、腰椎、腹部进行标定试验。本文作者着重介绍了头部标定试验及其影响因素之间的关系。 Q3假人头部跌落试验有两个评价指标：头部合成加速度、侧向加速度。影响假人头部标定的因素主要有标定时间间隔、头部角度、跌落高度、温湿度等因素。本文作者通过对Q3假人头部的大量标定试验，对影响假人头部标定试验结果的因素做了较为全面的探究，总结了一些外部因素对标定影响的规律，为今后的假人头部标定试验、生物力学响应与损伤研究、试验假人坐姿研究等提供了参考。 1 标定方法 根据Q3儿童假人标定试验说明[2]进行头部标定试验，共有两种标定试验类型，分别为头部正面标定试验和侧面标定试验。 头部标定试验的准备和要求如下： (1)待标定头部部件在测试前应在测试环境中至少保存4 h，测试实验室应控制环境温度为(20±2) ℃，相对湿度为(40±30)%。 (2)在头部加速度计安装块上按要求安装3个单轴加速度传感器。 (3)数据采集系统和所有仪器必须符合SAE J211(1995年3月版)的要求。根据SAE J211(1995年3月版)，所有数据通道应在A/D转换之前使用硬件滤波器进行滤波。 (4)对于Q3假人的头部跌落试验，需要支撑和释放机构以及厚度至少为50 mm的钢板，它将用作冲击表面。该板应类似于CFR 49第572部分Hybrid III头部跌落试验中描述的钢板，并且应具有相同的粗糙度和尺寸。 (5)试验前应保证皮肤和头盖骨材料清洁完好无破损，检查所有螺钉是否已正确拧紧。 头部正面标定试验步骤如下： (1)将头部用专用铁丝框定位悬挂在头部标定台上。铁丝框上有一块钢片，可以使用磁铁将头部固定到位，同时可以在任何方向轻松调整头部。 (2)头部的Z轴应与水平面成28°±2°的角度，内侧-外侧轴(Y轴)应为水平，允许误差±1°。释放后，头部应该用前额撞击表面。头部的Z轴平行于颅骨帽平面，见图1。 (3)头部的最低点应在冲击面上方(130±1)mm处。 (4)松开头部，使其自由跌落。 (5)头部两次标定最短时间间隔不少于30 min。 图1 头部正面标定试验示意 头部正面标定试验结果性能要求如下： (1)最大合成加速度峰值应在(95～125)g之间。 (2)Y方向的加速度应在(-10～10)g之间。 头部侧面标定试验的准备和要求与正面标定试验基本一致。 头部侧面标定试验如图2所示，其试验步骤如下： (1)将头部用专用铁丝框定位悬挂在头部标定台上。铁丝框上有一块钢片，可以使用磁铁将头部固定到位，同时可以在任何方向轻松调整头部。 (2)定位头部，中间矢状平面与水平轴成35°±2°的角度，并且前后轴是水平的，允许偏差±1°。这对应于水平面和头基面之间的角度为55°±2°，当头部跌落时，应使假人头部一侧与冲击表面进行碰撞。 (3)头部的最低点应在冲击面上方(130±1)mm处。 (4)松开头部，使其自由跌落。 (5)头部两次标定最短时间间隔不少于30 min。 头部侧面标定试验结果性能要求如下： (1)最大合成头部加速度峰值应在(100～130)g之间。 (2)X方向的加速度应在(-20～20)g之间。 侧面标定试验分为左右侧，所以需要左右侧各做一次试验，标定方法相同，只是方向相反。 图2 头部侧面标定试验示意 使用头部标定试验台和相关测试设备对Q3假人按试验步骤进行头部标定试验，分别进行正面和左右侧面的跌落试验，共计3次。用数据采集系统采集头部三向加速度数值，并将3个方向的加速度数据用CFC1000滤波过滤产生相应曲线，以此确定头部合成加速度。其中头部正面标定试验如图3(a)所示，头部侧面(左侧)标定试验如图3(b)所示。 图3 假人头部标定试验 2 标定试验结果以及影响因素分析 2.1 试验结果 头部正面和侧面的标定试验结果分别如图4(a)(b)(c)所示。 图4 头部正面和侧面的标定试验结果 2.2 影响头部标定试验的因素 因为