汽車正面碰撞試驗(yàn)用人形試驗(yàn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范

1汽車正面碰撞試驗(yàn)用人形試驗(yàn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于GB11551--2003《乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)》中汽車正面碰撞試GB/T20913~-2007乘用車正面偏置碰撞的乘員保護(hù)IS()6487:2000道路車輛碰撞試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)儀器設(shè)備使用本規(guī)范時(shí).應(yīng)注意使用上述引用文獻(xiàn)的現(xiàn)行有效版本。3.1人形試驗(yàn)裝置anthropomorphi指用于汽車碰撞試驗(yàn)的人形試驗(yàn)裝置(以下簡(jiǎn)稱“假1)尺寸、重量分布、關(guān)節(jié)的活動(dòng)、頭部、胸部等各部分在受載荷時(shí)的變形特性應(yīng)2)應(yīng)能對(duì)人體相對(duì)應(yīng)的各部分的加速度、負(fù)荷等參量進(jìn)行測(cè)定。3)個(gè)體間的差異小，復(fù)現(xiàn)性好，并且具有優(yōu)良的耐久性。本規(guī)范中被校對(duì)象特指GB11551-2003《乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)》中規(guī)定的假人，即混合三型第50百分位男性假人?！鞍俜治弧敝笇?duì)人體生理數(shù)據(jù)〈身高、體重〉的人口普查所得的正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)比例.試驗(yàn)常用的是第5百分位(5*)、第50百分位(50*)和第95百分位(95*)。用以表示人體某項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)的等級(jí)。例如：第50百分位成年男子.表示男性人群中有50%的信號(hào)序列幅值的正信號(hào)最大值(用max表示)或負(fù)信號(hào)最小值(用min3.5“B”平面B-plane2參照GB11551--2003中條款B.2.4.3.2,指插入假人H點(diǎn)測(cè)量孔中的骨盆角度量規(guī)76mm平面上的水平面角度。汽車正面碰撞用人形試驗(yàn)裝置(以下簡(jiǎn)稱正碰撞假人)是由與真實(shí)人體一一對(duì)應(yīng)的似的抗沖擊特性，其大小和質(zhì)量代表一無下臂的第50百分位的成年男子。其內(nèi)部特定工作原理見圖1所示：1)激勵(lì)源設(shè)備對(duì)人形試驗(yàn)裝置特定部位施加2)人形試驗(yàn)裝置的特定部位(仿真人體相應(yīng)部位)吸收部分能量。并用安裝在該3)數(shù)據(jù)通道及記錄設(shè)備對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算分析其信號(hào)峰值和響應(yīng)圖1校準(zhǔn)原理示意圖正碰撞假人計(jì)量特性見表1。表1計(jì)量特性校準(zhǔn)項(xiàng)目1二次振幅比β3表1(續(xù))校準(zhǔn)項(xiàng)日2“ID”平面旋轉(zhuǎn)角度Oopam的峰值“D”平面旋轉(zhuǎn)角度的峰值34彎曲力矩203Nm時(shí)骨盆角度θ56足上部(不穿鞋)足下部(不穿鞋)足下部(穿鞋)6校準(zhǔn)條件6.1校準(zhǔn)環(huán)境條件校準(zhǔn)環(huán)境條件見表2。4校準(zhǔn)項(xiàng)Ⅱ頭部頸部足部校準(zhǔn)項(xiàng)日1參見6.2.l參見6.2.2.1頭部跌落設(shè)備參見附錄A.12參見6.2.1參見6.2.2.1參見6.2.2.2參見6.2.2.3參見附錄A.23參見6.2.1參見6.2.2.1參見6.2.2參見附錄A.34參見6.2.1參見6.2.2.25表3(續(xù))校準(zhǔn)項(xiàng)目5參見6.2.1參見6.2.2.1參見6.2.2.7參見附錄A.56參見6.2.1參見6.2.2.1小腿載荷傳感器參見6.2.2.8足部沖擊設(shè)備6.2.2.1加速度傳感器：量程2000g,阻尼系數(shù)≤0.05,頻率響應(yīng)±2.5%(0Hz~6.2.2.2角度傳感器：量程180°,非線性度≤0.5°,旋轉(zhuǎn)速度≥9600(°)/s。6.2.2.3頸部載荷傳感器：量程5kN,150Nm。非線性度≤1%F.S.,多通道串?dāng)_≤5%,遲滯≤1%。6.2.2.4骨盆力矩傳感器：量程300Nm,非線性度≤1%F.S.,遲滯≤1%。6.2.2.5胸部位移傳感器：量程75mm,非線性度≤0.5%F.S.。6.2.2.6大腿力傳感器：量程5kN.非線性度≤1%F.S.,遲滯≤1%。6.2.2.7膝部位移傳感器：量程38mm,非線性度≤0.5%F.S.。6.2.2.8小腿載荷傳感器：量程5kN,300Nm.非線性度≤1%F.S.,多通道串?dāng)_≤5%,遲滯≤1%。7.1.2.2頭部組件由①頭骨、②頭骨皮膚、③頭骨后蓋皮膚、④頭骨后蓋、⑤固定頭骨后蓋的螺栓、⑥上頸部載荷傳感器的替代件、⑦三向加速6(見圖2),在頭部重心處安裝三向加速度傳感器。圖2頭解姐件案整示意圖7.1.2.3將頭都組件與頭部支撐繩索連接，并將繩索安裝到快速釋放機(jī)構(gòu)上。頭骨孔中心線與水平剛性板表面平行，誤卷小于1°.頭部最低點(diǎn)距離水平剛性板表面376mm±1mm。(如圖3、圖4所示)圖3頭部懸吊水平示意圖安裝加速度傳感器測(cè)量頭部重心處X,Y,Z方向的加速度ax,ay和az。7圖4頭部懸吊高度示意圖7.1.4.2如圖4所示將頭部總成懸吊起來，確保頭部的Y方向處于水平，同時(shí)確保假人額頭最低點(diǎn)在假人鼻子最低點(diǎn)的下方12.7mm處。7.1.4.3使假人頭部自由落下并撞擊受沖擊表面，避免頭部組件與受沖擊表面的二次7.1.4.4假人頭部?jī)纱涡?zhǔn)時(shí)間間隔為3h。7.1.6.1合成加速度ag的峰值：頭部重心處的二向合成加速度ag的峰值。7.1.6.2二次振幅比β:合成加速度第二次峰值與峰值的比值。β=aRpk2/aky7.2頸部彎曲、拉伸特性校準(zhǔn)7.2.1校準(zhǔn)用設(shè)備技術(shù)要求參見附錄A.2。87.2.2.1將頸部鋼纜螺栓力矩調(diào)整為(1.36±0.27)Nm。7.2.2.2將頸部組件安裝在剛性擺臂上。確保擺臂靜止時(shí)假人頭部“D”平面與擺錘7.2.3.1距轉(zhuǎn)軸1835.2mm處安裝單軸加速度傳感器，敏感軸方向指向碰撞方向，測(cè)7.2.3.2在假人頭部安裝頸部載荷傳感器，測(cè)量上頸部力Fx和上頸部力矩My(如圖5、圖6)。7.2.3.3分別在頸部組件安裝平板上和假人頸部鏈接處安裝兩個(gè)角度傳感器，測(cè)得的7.2.4.1被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否損壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C的要求，不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于表2規(guī)定的環(huán)境條件中至少7.2.4.2預(yù)先擠壓蜂窩鋁表面，使擺臂撞擊板與蜂窩鋁90%以上的面積接觸。安裝好過程須滿足表4要求。7.2.4.3假人頸部?jī)纱涡?zhǔn)時(shí)間間隔為30min。9圖6頸部拉伸安裝示意圖圖7角度傳感器安裝示意圖表4擺臂運(yùn)動(dòng)過程要求表頸部彎曲領(lǐng)部拉伸碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處10ms時(shí)擺錘減速度20ms時(shí)擺錘減速度30ms時(shí)擺錘減速度表4(續(xù))頸部彎曲頸部拉伸擺錘減速度全5g時(shí)刻Ob-Plame=Orendutum+7.2.6.4頭頸部鏈接力矩峰值：頭部相對(duì)頸部鏈My-—上頸部力矩My,Nm;7.2.6.5最大力矩時(shí)刻：頭頸部力矩M為峰值的時(shí)刻tMmax,ms。7.2.6.6力矩減至零時(shí)刻：頭頸部力矩Ma為零的時(shí)刻txo,ms。7.3.2.2確保假人中心對(duì)稱面與試驗(yàn)平臺(tái)垂直，擺錘的中心線位于假人第三根肋骨中心線以下12.7mm處(如圖8)。7.3.3.1在擺錘上沿其中軸線安裝單軸加速度傳感器，敏感軸方向指向碰撞方向，測(cè)7.3.4.1被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否損壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C要求，不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于表2規(guī)定的環(huán)境條件中至少7.3.4.2將擺錘以6.71m/s±0.12m/s的碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處)沖擊7.3.4.3假人胸部?jī)纱涡?zhǔn)時(shí)間間隔為30min。7.3.6.2胸部位移峰值：胸部沖擊過程中假人胸部位移Dchs的峰值。7.3.6.3滯后率：胸部沖擊力加載曲線和卸載曲線之間面積與加載曲線投影面積的用骨盆支架替換原骨盆加速度安裝支架及蓋板，將骨盆支架安裝在骨盆彎曲拉伸設(shè)備上，使假人骨盆B平面保持水平(如圖9、圖10)。圖9骨盆支架安裝示意圖圖10骨盆校準(zhǔn)安裝示意圖7.4.3.1在臀部旋轉(zhuǎn)中心(H點(diǎn))處安裝力矩傳感器，測(cè)量骨盆彎曲力矩M。7.4.3.2在臀部旋轉(zhuǎn)中心(H點(diǎn))處安裝角度傳感器、測(cè)量骨盆彎曲角度Bim。7.4.4.1被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C的要求，不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于表2規(guī)定的環(huán)境條件中至少4h。7.4.4.2將大腿相對(duì)軀干在±30°范圍內(nèi)進(jìn)行彎曲及拉伸，彎曲角速度不小于5.0(°)/s.不大于10.0(°)/s.記錄彎曲力矩為203Nm時(shí)的骨盆角度和骨盆角度為7.4.4.3假人骨盆兩次校準(zhǔn)時(shí)間間隔為30min。7.4.6.1彎曲力矩203Nm時(shí)骨盆角度：M為203Nm時(shí)的角度值Otm,(°)。7.5.1校準(zhǔn)用設(shè)備1)將膝部組件以41Nm的緊固力矩安裝在大腿力傳感器上并保持水平，允許偏差±0.5°,調(diào)節(jié)小腿角度使小腿與水平方向呈66°夾角.腿部不應(yīng)與任何地方接觸(如圖圖11膝部沖擊安裝示意圖2)將膝部轉(zhuǎn)軸和腳踝轉(zhuǎn)軸做1g～2g調(diào)整。1)將緩沖支架和位移傳感器安裝在膝部組件上，再將膝部組件以41Nm的緊固力2)將膝部轉(zhuǎn)軸做1g～2g調(diào)整。在擺錘上沿其中軸線安裝單軸加速度傳感器，敏感軸方向指向碰撞方向，測(cè)量擺錘1)在大腿內(nèi)部安裝單軸力傳感器，測(cè)量大腿力值Frcmx。2)在膝蓋內(nèi)部安裝位移傳感器，測(cè)量膝部位移值Dk…。7.5.4.1膝部沖擊1)被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否損壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C的要求，不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件中至少4h。2)將擺錘以2.10m/s±0.03m/s的碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處)沖擊膝部，測(cè)量膝部沖擊力。在沖擊過程中確保擺錘沒有橫向及垂直運(yùn)動(dòng)。3)假人膝部沖擊兩次校準(zhǔn)時(shí)間間需為30min。7.5.4.2膝部滑動(dòng)1)被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否橫壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C。必要時(shí)，被校對(duì)象應(yīng)置于實(shí)驗(yàn)室犟境條件中至少4h。2)將擺錘以2.75m/s±0.05m/4的碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處)沖擊膝部，測(cè)量大腿軸向受力和膝部位移值。在沖擊過程中確保擺錘沒有橫向及垂直運(yùn)動(dòng)。3)假人膝部滑動(dòng)兩次校準(zhǔn)時(shí)間間隔為30min。加速度傳感器通道按照IS()6487:2000CFC1000濾波。1)力傳感器通道按照IS()6487:2000CFC600濾波。2)位移傳感器通道按照IS()6487:2000CFC180濾波。7.5.6結(jié)果表達(dá)沖擊力峰值：膝部沖擊過程中擺錘力Fkne的峰值。akme——擺錘加速度，g。1)膝部位移-10.2mm時(shí)大腿力：D為-10.2mm時(shí)的大腿力值Frmr。2)膝部位移-17.8mm時(shí)大腿力：Dkm為-17.8mm時(shí)的大腿力值Ffemur。7.6足部沖擊特性校準(zhǔn)7.6.1校準(zhǔn)用設(shè)備技術(shù)要求見附錄A.6。7.6.2安裝要求7.6.2.1足上部(不穿鞋)沖擊將不穿鞋的足部裝在足部沖擊標(biāo)定臺(tái)上，使膝蓋彎曲處鏈接螺栓與腳踝彎曲處鏈接螺栓處于同一高度，腳底板處于垂直位置(如圖13)。7.6.2.2足下部(不穿鞋)沖擊將不穿鞋的足部裝在足部沖擊標(biāo)定臺(tái)上，使膝蓋彎曲處鏈接螺栓與腳踝彎曲處鏈接螺栓處于同一高度，腳底板處于垂直位置(如圖14)。7.6.2.3足下部(穿鞋)沖擊將穿鞋的足部裝在足部沖擊標(biāo)定臺(tái)上，使膝蓋彎曲處鏈接螺栓與腳踝彎曲處鏈接螺栓處于同一高度，腳底板處于垂直位置(如圖15)。7.6.3測(cè)點(diǎn)布置7.6.3.1足上部(不穿鞋)沖擊小腿下部安裝力矩傳感器，測(cè)量小腿下部腳踝處Y方向的力矩My。7.6.3.2足下部(不穿鞋)沖擊7.6.3.3足下部(穿鞋)沖擊小腿下部安裝力傳感器，測(cè)量小腿下部腳踝處Z方向的力Fz。7.6.4.1足上部(不穿鞋)沖擊1)被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否損壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C的要求，不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件中至少4h。2)將擺錘以6.7m/s±0.1m/s的碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處)沖擊足上部，沖擊過程中確保擺錘沒有橫向及垂直運(yùn)動(dòng)。3)假人足上部(不穿鞋)沖擊兩次校準(zhǔn)時(shí)間間隔為30min。7.6.4.2足下部(不穿鞋)沖擊1)被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否損壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C的要求，不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件中至少4h。2)將擺錘以4.4m/s±0.1m/s的碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處)沖擊不穿鞋的足下部，沖擊過程中確保擺錘沒有橫向及垂直運(yùn)動(dòng)。3)假人足下部(不穿鞋)沖擊兩次校準(zhǔn)時(shí)間間隔為30min。7.6.4.3足下部(穿鞋)沖擊1)被校對(duì)象應(yīng)做外觀檢查以確定其是否損壞，其大小、質(zhì)量應(yīng)符合附錄B、附錄C的要求.不符合時(shí)應(yīng)修補(bǔ)或更換。被校對(duì)象應(yīng)置于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件中至少4h。2)將擺錘以6.7m/s+0.1m/s的碰撞速度(測(cè)量位置為擺錘的軸線處)沖擊穿鞋的足下部.沖擊過程中確保擺錘沒有橫向及垂直運(yùn)動(dòng)。3)假人足下部(穿鞋)沖擊兩次校準(zhǔn)時(shí)間間隔為30min。7.6.5數(shù)據(jù)處理7.6.5.1足上部(不穿鞋)沖擊力矩傳感器通道按照IS()6487:2000CFC600濾波。7.6.5.2足下部(不穿鞋)沖擊加速度傳感器通道按照IS()6487:2000CFC1000濾波。7.6.5.3足下部(穿鞋)沖擊力傳感器通道按照ISC)6487:2000CFC600濾波。7.6.6結(jié)果表達(dá)7.6.6.1足上部(不穿鞋)沖擊腳踝力矩M;的峰值：沖擊過程中，小腿下部腳踝處力矩Mγ·的峰值。7.6.6.2足下部(不穿鞋)沖擊擺錘加速度am的峰值：沖擊過程中、擺錘加速度am的峰值。7.6.6.3足下部(穿鞋)沖擊腳踝力Fz的峰值：沖擊過程中，小腿下部腳踝處力Fz的峰值。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.1校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)應(yīng)包括頭部、頸部、胸部、骨盆、膝部、足部的結(jié)果。8.2各部位校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告上反映。校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告至少應(yīng)包b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；c)證書或報(bào)告的編號(hào).每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；d)校準(zhǔn)單位校準(zhǔn)專用章；c)送校單位的名稱和地址；{)被校設(shè)備的名稱、制造廠、型號(hào)規(guī)格、編號(hào)；g)進(jìn)行校準(zhǔn)的目期；h)對(duì)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；i)本次校準(zhǔn)所用的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的名稱、出廠編號(hào)、準(zhǔn)確度/等級(jí)、證書編號(hào)、溯源性j)校準(zhǔn)環(huán)境條件的描述，包括：溫度、濕度等；對(duì)試校準(zhǔn)用設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)A.2頸部擺錘校準(zhǔn)設(shè)備(見圖A.2)。A.2.1擺臂由正方型結(jié)構(gòu)鋼管制作，邊長(zhǎng)76.2mm,壁厚4.8mm。擺錘由至少3.5m長(zhǎng)的8根剛性鉸鏈懸吊連接，其與擺錘中心線的夾角不大于20°。A.4.1能夠?qū)⒋笸茸杂缮档墓桥鑿澢?zhǔn)設(shè)備(見圖A.4)。A.4.2將假人固定在校準(zhǔn)設(shè)備上的骨盆安裝支架(見圖A.5和圖A.6)。A.5.2膝部沖擊擺錘質(zhì)量5.0kg±0.01kg,直徑76.2mm±0.25mm(見圖A.7)。A.5.3膝部位移擺錘質(zhì)量12.0kg±0.14kg,直徑76.2mm±0.25mm(見圖A.8)。A.5.5膝部位移緩沖支架質(zhì)量1.06kg±0.01kg,前端覆A.6.1擺臂質(zhì)量258g±5g,擺臂長(zhǎng)度1250mm±1mm,擺錘質(zhì)量1250g±20g。擺錘圖A.6骨盆安裝支架圖A.7膝部沖擊擺錘圖A.8膝部位移擺錘圖B.1正碰撞假人尺寸示意圖表B.1正碰撞假人尺寸表整體坐姿高度肩關(guān)節(jié)離坐平面高度137.2士2.5肩關(guān)節(jié)到背平面距離大腿厚度表B.1(續(xù))R寸/mm頭骨后側(cè)到背平面距離肩部到肘部距離肘部下側(cè)到坐平面高度小腿后側(cè)到背平面距離足部寬度足部長(zhǎng)度肩部寬度瞥部寬度胸圍腰圍228.6士2.5附錄C正碰撞假人部件質(zhì)量表C.1部件名稱頭部下軀干大腿(1個(gè))5.99士0.09小腿和腳(1個(gè))上臂(1個(gè))小臂和手(1個(gè))總計(jì)正碰撞假人頭部加速度校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定汽車正面碰撞試驗(yàn)用人形試驗(yàn)裝置的校準(zhǔn)項(xiàng)目包括頭部跌部沖擊、骨盆彎曲、膝部沖擊和滑動(dòng)、足部沖擊等，校準(zhǔn)時(shí)其輸入輸出參數(shù)不盡相同。用于提供沖擊輸入能量的頭部跌落試驗(yàn)裝置(見附錄A.1)、測(cè)量加速度量值的傳感器(配套信號(hào)適調(diào)儀),以及數(shù)據(jù)處理(算法)組成。跌落試驗(yàn)裝置輸入沖擊能量，被試件(頭部)按照一定方式安裝、跌落并吸收一定的能量后，其輸出的加速度響應(yīng)由測(cè)量傳感器(配套信號(hào)適調(diào)儀)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)數(shù)據(jù)采集變?yōu)殡妷盒蛄?，?jīng)過一定的算法，最終得到輸出的加速度峰值(見7.1)。(1)頭部跌落試驗(yàn)裝置(2)測(cè)量傳感器(配套信號(hào)適調(diào)儀)(3)數(shù)據(jù)采集(4)算法D.4.1頭部跌落試驗(yàn)裝置的高度引入的相對(duì)不確定度頭部所獲得的能量直接來源于跌落高度，試驗(yàn)裝置所標(biāo)稱的高度為376mm±1mm,高度和速度之間的關(guān)系為v=√2gh,微分求導(dǎo)得到速度最大時(shí)的高度變化引起速度變化表達(dá)式為,代入數(shù)值后為1/376/2≈0.13%,考慮沖擊持續(xù)時(shí)間不變，則引入加速度峰值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.13%。610mm,當(dāng)水平度為0.5°,表面平面度為0.054mm時(shí)，若假定二者引起的跌落高度變化為5.3mm,標(biāo)稱高度為376mm,引起速度變化為5.3/376/2≈0.7%,考慮沖擊持續(xù)時(shí)間不變，則引入加速度峰值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.7%。鋼板作為跌落沖擊的接受面，其質(zhì)量影響沖擊能量的分配。標(biāo)稱尺寸允差控制在0.001%,其在跌落沖擊過程中吸收的能量變化為0.00