万方数据
行人一汽车碰撞试验腿部模块的可变形膝关节参数设计
定试验及其评价方法。在如图１所示的标定试验中，将冲击模块的大腿部分夹紧，在距离膝关节中点１４０ｍｍ的小腿部分施加横向力，同时记录力的大小和转角。测量得到的膝部变形角和力的关系曲线，必须在图２所示的上、下限内圆。
图１膝部弯曲标定试验
转角／（。）
图２膝关节弯曲变形力一角度曲线
为确定膝关节材料、结构和尺寸，首先需要通过理论计算进行初选，然后进行材料试验加以验证，并通过与法规的比较确定方案。
３力学模型建立
关于春节的故事根据变形规律，膝关节首先发生弹性变形，然后发生塑性变形。由于腿的刚度远大于膝关节的刚度，可以认为腿为刚体，并且大腿的装夹为理想情况，将问题简化为如图３所示的悬臂梁模型。
图３简化力学模型
由图３可看出，梁截面受到剪力和弯矩的联合作用，当截面上的剪力达到塑性极限剪力的ｌ／２时，截面所承受的弯矩只比塑性极限弯矩小１０％［８］，也就是说，在此情况下剪力对弯曲的效应影响不大，因此略去剪力的影响，模型进一步简化为纯弯曲下的弯矩一曲率关系。弯矩为：
ＩＭ（戈）Ｉ＝Ｐ（戈＋ｆｏ）（１）假定梁的材料为线性强化材料，其单向拉伸时的应力应变规律为：
生育服务手册盯：多（Ｆ）：』占８，ｏ≤占≤８５
盯＝多（Ｆ）２｛毋０。（一。），啪。。（２）一８一
由截面上的静力平衡得：
性』。％以＝４』ｔ？盯ｚ６出４争６孚“盯ｓ（－一争）
争（＾ｔｆｚ）＋争争争（肛ｆ３）（３）式（３）的适用范围是：
笨女孩安琪儿ｏ≤ｆ≤矗或七。＝专Ｌ≤矗（４’式中，忌。为梁达到弹性极限状态时的曲率。
怎么提神
由于尬＝２／３坼，则卢＝２／３、卢＝１分别对应弹性极限状态及塑性极限状态，故梁产生弹塑性弯曲的条件为２／３≤届≤１。
设弹性段与弹塑性段的分界坐标为戈。：
辑２亩（ｆ＋ｆ０）一ｆ０（５）由式（５）得：孚一｝２。≤戈。≤ｆ，则弹性段和塑性段的挠曲微分方程分别为：
弹性段：
正１‘，幻ｌ”＝—：性Ｐ（戈＋如）Ｏ≤ｚ≤％（６）式（６）经两次积分得：
Ｄ
Ｅ砌。’＝｝（戈＋如）２＋ｃ。（７）
Ｅ肋－２｝（戈＋ｆｏ）３＋ｃ－（卅ｆ０）＋Ｃ２（８）塑性段：
跏ｚ”＝孚．，＝护（等）／、／警一（枷）甄≤矧
（９）式（９）两次积分得：跏：，＝却（等）加／俨阿柏。ｃ－。，跏：：孚（锆）们（譬一（枷）
）抛删ｚ峨）＋Ｄ２
ｆ１１）％、∞
根据边界杀仟戈＝Ｚ、∞２．Ｕ、∞２‘：Ｕ皮连残杀仟戈２
，＝∞：、∞。７＝∞２’，可以定出积分常数为：ｃ。＝学（２一俘一，）
荜等婴［等号、／半（２制］古诗英文翻译
非掣、／半
辟一铲、／学等
萝卜排骨汤的功效汽车技术 万方数据
２００６中国汽车安全技术国际研讨会
ｐ＝２等【瑚＝２∞－’ｌ瑚（１３）当卢≤手时，在弹性区，将戈＝ｆ、∞－＝０、∞ｚ７＝０代人式（１３）得：
ｐ＝务（㈣（１４）当２／３≤届≤１时，均有弹塑性，
口音防学（２俨铲一・）】
（１５）４参数确定与试验验证
求不得苦
试验选取的材料为硬铝合金ＬＹＣＺｌ２，Ｅ＝７２ＧＰａ，盯。＝３８０ＭＰａ，选用矩形截面，计算参数见表１。
表１计算参数ｍｍ经计算得如图４所示的力一转角曲线。
转角／（。）
图４力一转角曲线
因为计算中没有考虑材料动态变形造成的影响，所以选择几个序列的组合进行计算，为验证计算的正
确性，并最终确定膝关节的结构尺寸，需进行材料试验。
受加载条件限制，采用图５所示的简支梁“三点弯曲”模型方式进行加载。当参数为２，＝１６０ｍｍ、踣５ｍｍ时，相应的剪力弯矩大小和变化规律与原有加载方式等效。采用ＣＳＳ－１万能材料试验机加载（图６），可以直接输出力和加力点的挠度关系曲线，经过换算可以得到力一转角曲线（图７）。经验证，最终确定的截面为１２ｍｌｎ）＜１８ｍｍ的膝关节满足法规的弯曲曲线要求。
图５试验加载简支梁示意图
２００６年增刊
图６弯曲试验加载示意
转角／（。）
图７试验测得的力一转角曲线
５结束语
给定塑性部件动态变形的特性区间并进行部件模块设计，是经常会遇到的工程问题。探讨了一种通过
理论计算确定行人腿部模块塑性连接块的基于弯曲特性的计算方法。在ＥＥＶＣ中还提出了剪切位移的变化要求等，标定的加载方式也有所差别，应用本文的计算方法可以方便获得满足要求的部件尺寸。并通过部件试验的方法进行验证，可以最终确定所选的塑性连接块材料和尺寸。同时，该项目的开展也可以为４自由度膝关节的行人假人模块提供设计依据。
参考文献
１公安部交通管理局，中华人民共和国道路交通事故统计资料年报（２００４年度），２００５．
２ＥＥＣ，ＤｒａｆｔＰｒｏｐ０８ａ１ｆｏｒａＣｏｕｎｃｉｌＤｉｒｅｃｔｉｖｅＡｄａｐｔｉｎｇｔｏＴｅｃｈｎｉｅ—ａｌＰｒｏｇｒｅｓｓ７４／４８３／ＥＥＣＲｅｌａｔｉｎｇｔｏｔｈｅＥｘｔｅｍａｌＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｏｆＭｏｔｏｒＶｅｈｉｃｌｅｓＩｎｃｌｕｄｉｎｇＴｈｅｉｒＥｆ玷ｅｔｏｎＰｅｄｅｓｔｒｉａｎｓ，Ｂｍｓｓｅｌｓ，ＡｐＴｉｌ，１９９２．
３ＥＥＶＣＷＧｌ０Ｒｅｐｏｒｔ，ＰｒｏｐｏｓａｌｓｆｏｒＭｅｔｈｏｄｓｔｏＥｖａｌｕａｔｅＰｅｄｅｓｔｒｉ—ａｎＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒＰａｓｓｅｎｇｅｒＣａｒｓ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９９４．
４ＥｕｍｐｅａｎＥｎｈａｎｃｅｄＶｅｈｉｃｌｅＳａｆｂｔｙＣｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＥＥＶＣ）
Ｗｏｒｋｉ－ｎｇＧＩＤｕｐ１７，ＩｍｐＩＤｖｅｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｓｔｏＥｖａｌｕａｔｅＰｅｄｅｓｔｒｉａｎＰｒｏｔ．ｅｃｔｉｏｎＡｆｆｏｒｄｅｄｂｙＰａｓｓｅｎｇｅｒＣａｒｓ，Ｄｅｅｅｍｂｅｒ１９９８．
恶苗病５程秀生等．碰撞仿真技术在人体腿及膝关节与汽车保险杠碰撞研究中的应用．公路交通科技．２００１，１８（１３）：８３～８７．
６ＤｕＨｕｉｌｉａｎｇ，Ｈｕａｎｇｓｈｉｌｉｎ＇Ｚｈａｎ商ｉｎｈｕａｎ．ＡＳｔｕｄｙｏｎＩｎｊｕｒｙｏｆＰｅ—ｄｅｓｔｒｉａｎＬｅｇ＆ＫｎｅｅＤｕｒｉｎｇＩｍｐａｃｔｉｏｎｔｏＢｕｍｐｅｒ玎ｓｉｎｇｈｕａＵｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｍ铲ｅｓｓｉｎＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇ）『．ＳｃｉｅｎｃｅＰｒｅｓｓＢｅｉｊｉｎｇ／ＮｅｗＹｏｒｋ．２００２ＩＳＳＳＩ．２００２（３）：１４８３～１４８７．
７李莉等．汽车与行人碰撞的动力学响应仿真研究．计算机仿真．２００３，２０（７）：４９０２．
８余同希等．塑性弯曲理论及其应用．北京：科学出版社．１９９２．
一９一
万方数据
