一种正面碰撞测试胸腔装置的制作方法

本发明涉及汽车正面碰撞安全领域，尤其是用于正面碰撞测试的假人胸部结构。

背景技术：

随着社会经济水平的提高，汽车产业发展迅猛，汽车成为人们出行最便捷的交通工具之一，但不容忽视的是由其引发的交通事故也给人们的生命财产造成了巨大威胁。据相关统计，在交通事故中，所有的汽车碰撞导致的乘员致命伤害和严重伤害中，人体胸腹部损伤的发生率位居第二，发生率高达45％，仅次于颅脑损伤，是造成死亡与伤残的主要原因之一。最常见的胸部损伤类型是肋骨骨折，其次为肺部、心脏和肝脏损伤。根据简明创伤定级标准(abbreviatedinjuryscale，ais)，胸部损伤在ais1～2级中之占有比例12％，ais3～6级中占有比例29％。

胸部损伤研究模型主要有两类：第一类为多体模型，另一类模型是基于人体解剖学的有限元模型，在汽车碰撞试验中多用第一种模型，这种模型的核心是不考虑器官组成结构，把脊柱、皮肤、肋骨等结构视作一个刚体，通过各种铰链对各部件进行连接，但是就这种模型来说，把脊柱、皮肤、肋骨等结构看成一个刚性体，忽视了人体在碰撞中自身的缓冲作用，及俯身前倾等动作，因此本发明基于人体实际情况建立假人胸部简易结构能够更为真实反映碰撞时胸部骨骼情况，输出更加接近实际的相关数值。

技术实现要素：

本发明所解决的问题是：现有假人模型把脊柱、皮肤、肋骨等看成一个刚性体，忽视了人体在碰撞中自身的缓冲作用，及俯身前倾等动作。因此本发明基于人体实际情况建立假人胸部简易结构能够更为真实反映碰撞时胸部骨骼情况，输出更加接近实际的相关数值。

本发明所采用的技术方案是：根据人体实际情况，设计了一种汽车正面碰撞试验时使用的假人胸部模拟简易装置包括胸腔骨架、椎间盘、橡胶垫、金属垫、底座，所述的胸腔骨架前部之间有橡胶垫，用于减小振动和摩擦，骨架与橡胶之间通过胶合连接，骨架与橡胶间隔分布布置，所述的胸腔骨架后部（即脊柱部分）之间有椎间盘，骨架与椎间盘之间间隔分布，且胶合连接，所述的金属垫置于底座与胸腔骨架之间，并和椎间盘间隔布置，以增加整个装置高度，整个脊柱通过两根钢索直接固定于底座上。

所述的五节胸骨架质量形状相同，七节椎间盘以及两个金属垫质量形状也相同，四个橡胶垫质量形状也相同，胸骨架、椎间盘和金属垫位于同一平面上，通过胶合连接外，由两根可弯曲的柔性杆将其固定于底座上。

椎间盘前部设有开口槽，用于模拟假人前倾等动作。

本发明能够有效模拟脊柱内部的相互作用情况，独立对胸部进行分析。

附图说明

图1是本发明的示意图

图2是本发明的内部示意图。

图例说明

1、钢索（1）2、胸骨架3、钢索（2）4、椎间盘

5、金属垫6、底座7、开口槽8、固定板9、橡胶垫10固定螺母。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示本发明岁设计的一种汽车正面碰撞试验时使用的假人胸部模拟简易装置，由胸腔骨架（2）、椎间盘（4）、橡胶垫（9）、金属垫（5）、底座（6）组成。胸骨架（2）和金属垫（5）的材料为铝合金，椎间盘（4）的材料为橡胶，胸骨架（2）与椎间盘（4）以及橡胶垫之间依次紧密胶合紧密连接形成胸腔主体。椎间盘（4）前部开有凹槽，以增加假人胸部前倾弯曲性能。在脊柱部分设置两根钢索（3），其作用是将胸腔骨架、椎间盘、金属垫连接成为一个整体，固定于底座上，上部用固定盘（8）和螺母（10）进行固定，使得整体的力学性能与真实的人体腰椎的力学性能一致。胸腔前部使用固定盘（8）和螺母（10）将胸骨架和橡胶垫连接起来，保证其稳定性，底座开有四个孔，位于底座四角处，可与座位及假人下身进行连接。

本发明安装在乘员座椅上，在进行汽车正面碰撞试验时，假人胸腔模拟简易装置的运动情况是：向后倾斜时，钢索(3)受到拉伸，腰椎主体内侧拉伸外侧压缩，胸骨(2)压缩椎间盘(4)，椎间盘(4)发生变形，当变形达到最大后，椎间盘积蓄的弹性势能对胸骨(2)做功，使腰椎回复到初始状态；当发生前倾运动时，腰椎主体内侧压缩外侧拉伸，但由于脊柱弯曲内侧开有凹槽(7)，因此来自脊柱弯曲内侧的拉力减小，这与真实的人体脊柱相符。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种汽车正面碰撞试验时使用的假人胸部模拟简易装置，包括胸腔骨架（2）、椎间盘（4）、橡胶垫（8）、金属垫（5）、底座（6），所述的胸腔骨架前部之间有橡胶垫，用于减小振动和摩擦，骨架与橡胶之间通过胶合连接，骨架与橡胶间隔分布布置，所述的胸腔骨架后部（即脊柱部分）之间有椎间盘，骨架与椎间盘之间间隔分布，且胶合连接，所述的金属垫置于底座与胸腔骨架之间，并和椎间盘间隔布置，以增加整个装置高度，整个脊柱通过两根钢索直接固定于底座上。本发明所设计的假人胸部模拟简易装置基于人体的实际情况，用胸腔骨架模拟胸骨和椎骨，橡胶模拟椎间盘，并为能真实模拟假人前倾动作设计了前倾凹槽，本发明能够较为真实的模拟在碰撞过程中人体胸部的运动情况，其设计简单、可靠，使用方便。

技术研发人员：吴博;张雅东;迟会生
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.09.27
技术公布日：2019.01.04