論溫度對HIII50th假人的影響

李團陽　韓江宸

摘 要：碰撞試驗評價中重要的參考依據是假人在碰撞時受到的傷害，而碰撞試驗過程中試驗室的溫度變化會對假人產生一定的影響，因此假人在實驗前的狀態直接影響車輛在碰撞過程中所采集到的數據是否真實有效，直接影響試驗人員對車輛真實情況的評判。精確的數據將使研發人員進一步提高車輛的安全性能，能在車輛發生意外碰撞時保證駕駛員和乘員的安全。本文主要對HIII 50th 假人在21℃和22℃狀態下進行標定。通過對不同狀態下的HIII 50th假人的頭部、頸部、膝部、胸部進行分析比對，可以更加直觀的了解到不同的溫度對假人的影響。

關鍵詞：碰撞 溫度 假人 標定

On the Influence of Temperature on the HIII50th Dummy

Li Tuanyang，Han Jiangchen

Abstract：The important reference in the evaluation of the crash test is the damage of the dummy during the collision. The temperature change in the test room during the crash test will have a certain impact on the dummy， so the state of the dummy before the test directly affects the vehicle. Whether the data collected during the collision is true and valid directly affects the testers' judgment on the real situation of the vehicle. Accurate data will enable R&D personnel to further improve the safety performance of the vehicle and ensure the safety of the driver and occupants in the event of an accidental collision of the vehicle. This article mainly calibrates the HIII 50th dummy at 21℃ and 22℃. By analyzing and comparing the head， neck， knees， and chest of the HIII 50th dummy in different states， it is possible to more intuitively understand the different temperature pairs of the dummy.

Key words：collision， temperature， dummy， calibration

1 引言

在汽車安全性能逐漸成為消費者參考依據的背景下，各個汽車試驗室和相關制造廠商對代替人體進行碰撞試驗的模擬假人提出了更高的標準和要求，尤其是對假人在進行碰撞試驗時的溫度進行了精確的要求和控制。假人在試驗過程中的溫度變化可能會對試驗的結果形成一定的影響，在不同的溫度環境下會使假人身體的皮膚軟硬程度產生不同的變化，使試驗過程中采集到的數據存在相應的差異。因此在不同溫度環境下對假人進行標定分析可以有效地看出假人身體皮膚的真實狀態。

2 HIII 50th假人的標定方法與環境溫度

將HIII 50th假人放置在溫度為21℃和22℃的假人儲藏間中進行保溫并保持6個小時以上;利用除濕機對儲藏間進行濕度控制，使其保持在50%。保溫結束后調整假人標定室的溫度和濕度，使其達到上述的要求，同時按照CFR Part 572 E部分對HIII 50th假人的頭部、頸部、膝部及胸部進行標定[2]。記錄在不同溫度環境下假人部位的標定數據。

2.1 頭部標定

將HIII 50th假人的頭部整體取下，在頭部安裝X方向、Y方向、Z方向加速度，根據法規要求調整假人額頭與頭部標定臺表面的距離至376mm，假人鼻尖與頭部標定臺表面的距離至388.7mm，利用水平儀使假人頭部保持整體的水平，當假人頭部達到穩定后開始進行頭部的跌落試驗[1]。分別在21℃和22℃進行兩次試驗，利用相關軟件進行記錄試驗數據，如表1、表2。

頭部合成加速度計算方法如下：

Resultant Acceleration=

2.2 頸部標定

將頸部從HIII 50th假人的身體中拆除，按照法規要求進行安裝并調整頸部螺母的力矩至1.36Nm，按規定選取安裝蜂窩鋁，分別對假人的頸部進行伸張（Extension）、彎曲（Flexion）兩個試驗。兩個試驗間的間隔應在30分鐘以上，以保證頸部在撞擊完成后得到有效的恢復。分別在21℃和22℃進行兩次試驗，利用相關軟件進行記錄試驗數據，如表3至表6。

假人頸部力矩的計算方法如下：

對于三軸向頸部力：Moment（Nm）=[My（Nm）]-[0.008763m][Fx（N）]

對于六軸向頸部力：Moment（Nm）=[My（Nm）]-[0.01778m][Fx（N）]

2.3 膝部標定

將HIII 50th假人的腿部從身體中拆除，按照法規要求安裝在膝部標定臺上，調整假人的小腿使膝部螺栓與腳踝螺栓的中心連線與垂直方向的角度為24°±1°;調整撞錘的高度使其中心線與假人膝部螺栓的中心保持在同一水平線上使其前后左右保持水平。分別在21℃和22℃對膝部進行兩次試驗，利用相關軟件進行記錄試驗數據，如表7至表10。

2.4 胸部標定

將HIII 50th假人各部件進行安裝并調節其關節部位，安放在假人的胸部標定臺上。按照法規要求進行調整假人姿態，調整假人的骨盆角度為13°±2°同時保持假人身體的水平;調整撞錘的中心線與假人胸部第三根肋骨向下12.7mm±1mm的位置保持在同一水平面上，做好相應的防護措施保證試驗的安全性。分別在21℃和22℃進行胸部兩次試驗，利用相關軟件進行記錄試驗數據，如表11和12。

3 數據分析

通過在溫度21℃和22℃狀態下對進行試驗的頭部、頸部、膝部、胸部中的頭部合成加速度、頸部撞擊時頸部彎曲的角度和力矩、膝部撞擊時的力、胸部撞擊時的力和位移進行比較可以看出在低溫狀態下進行長時間保存的假人皮膚會發生變硬的趨勢，會使假人的頭部合成加速度、膝部的力、胸部的力和位移都會增長，而頸部因為變硬會使頸部的角度和力矩變小，具體數據比對如表2-1。

4 結語

通過假人在21℃和22℃不同環境中的標定結果可以看出在低溫環境中儲存的假人相比于高溫環境中儲存的假人，其皮膚發生變硬導致標定過程中的力、位移、加速度會出現增長的結果，而假人頸部變硬后其角度和力矩會變小。雖然在低溫環境中假人的狀態符合標準的要求，但會使假人在進行碰撞試驗的過程中采集到的假人數據可能存在相應的差異，可能會對實驗的效果產生相應的影響。因此我們應在試驗前嚴格的控制試驗過程中的環境溫度變化，盡量的將試驗過程中溫度調整至中間的位置，以此來保證假人在碰撞試驗過程中不會因環境溫度的變化而影響試驗結果的有效性。

參考文獻：

[1]《Harmonized Hybrid III 50th Male User Manual》.

[2]《U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION NATIONAL HIGHWAY TRAFFIC SAFETY ADMINISTRATION LABORATORY TEST PROCEDURE FOR Part 572，SUBPART E》.