MPDB工况THOR假人优化策略

王晓鑫　曹欢　王德　韩菲菲　郑光洁

摘 要：THOR假人与传统Hybrid假人相比，Thor假人有四个胸压传感器，胸部传感器更为敏感，尤其是右上胸压，假人伤害要比Hybrid假人更大。本文基于某车型仿真与滑车试验，针对影响THOR假人胸压的主要因素进行分析，总结归纳出THOR假人的优化策略。

关键词：THOR假人 仿真分析 优化策略

Optimization Strategy for THOR Dummy on C-NCAP MPDB

Wang Xiaoxin，Cao Huan，Wang de，Hand Feifei，Zheng Guangjie

Abstract：Compared to the traditional Hybrid dummy， the Thor dummy has four chest pressure sensors， and the chest sensors are more sensitive， especially the upper right chest pressure， causing greater damage to the dummy than the Hybrid dummy. This article analyzes the main factors affecting Thor dummy chest pressure based on a certain vehicle model simulation and sled test， and summarizes the optimization strategies for Thor dummy.

Key words：THOR， simulation analysis， optimization strategy

1 背景

2021版C-NCAP，2024版C-NCAP，2023版CIASI中，采用正面 50%重疊移动渐进变形壁障碰撞试验，增加了THOR假人的考察。

THOR与传统Hybrid假人相比，Thor假人有四个胸压传感器，胸部传感器更为敏感，尤其是右上胸压，假人伤害要比Hybrid假人更大，对于2021版C-NCAP，THOR假人的伤害直接影响整体得分。根据最新2021版C-NCAP已测车型得分来看，THOR假人胸部伤害为主要失分点，因此对于THOR假人的优化研究显得尤为重要。

本文主要针对某开发的大车型，对THOR假人的胸部伤害进行分析研究，主要包括安全带，管柱，DAB，点火时间等，归纳总结出影响THOR假人胸压的优化策略。

2 模型介绍

基础模型为某车型第一轮整车试验仿真对标模型，基于该对标模型，针对不同影响因素进行了仿真分析研究。

对标曲线关键曲线仿真与试验整体趋势及峰值基本一致，可认为该模型相对准确，满足分析优化的基本要求。

3 影响因素仿真分析

针对仿真基础模型，分析安全带配置及参数影响，DAB气孔及拉带影响，管柱压溃量影响，点火时间影响。以下为主要分析内容。

3.1 安全带影响

3.1.1 安全带配置影响

针对不同配置安全带性能进行分析研究，主要包括单限力式安全带，预紧限力式安全带，双预紧限力式安全带以及双预紧双级限力式安全带。Case1为单限力式安全带，Case2为预紧限力式安全带，Case3为双预紧限力式安全带，Case4为双预紧及双级限力式安全带。

根据结果显示，安全带配置越高，假人胸部伤害越低。采用预紧限力式安全带能够减小安全带与假人的间隙，起到对假人更好的束缚作用。采用双预紧安全带，能够有效的减小假人前移量，缓解胸部受到安全带的挤压作用。采用双级限力安全带，前期第一级高限力等级能够束缚假人，后期第二级限力等级大幅度降低，减小安全带对假人胸部的伤害。由于双级限力安全带成本较高，且开发难度大，因此一般推荐采用双预紧限力式安全带。基本能够保证C-NCAP五星开发目标。若想得到高分五星乃至五星＋成绩，则可以考虑双预紧双级限力式安全带。

3.1.2 安全带限力影响

针对预紧限力式安全带，采用不同限力等级安全带，主要包括2000N，2500N，3000N三种限力等级安全带，分析不同限力等级安全带对假人胸部伤害的影响，见图3。

根据分析结果显示，限力为3000N时，胸压为44.2mm，限力为2500N时，胸压为39.8mm，限力为2000N时，胸压为36.1mm。在头部不击穿的前提下，安全带限力等级越低，THOR假人胸压越低，Thor假人对安全带限力等级比较敏感。但是安全带限力等级需要综合分析，还需结合其他工况假人伤害综合考虑。

3.2 DAB参数影响

3.2.1 DAB气孔影响

针对预紧限力式安全带，采用2500N限力等级安全带，分析不同DAB气孔对假人胸部伤害的影响，见图4。

根据分析结果显示，气孔为25mm时，胸压为40.9，胸部得分为3.06分。气孔为30mm时，右上胸压为39.8mm，胸部得分为3.23分。气孔为35mm时，右上胸压为38.8mm，胸部得分3.39分。在一定范围内，DAB气孔越大，THOR假人胸压越低。但是DAB气孔大小还需结合其他工况假人伤害综合考虑。对比安全带影响，DAB气孔对THOR假人胸压影响较小，安全带影响大。

3.2.1 DAB拉带影响

针对预紧限力式安全带，采用2500N限力等级安全带，DAB气孔为30mm，分析不同DAB拉带长度对THOR假人胸部伤害的影响。

根据分析结果显示，拉带为320mm时，胸压为39.1mm。拉带为280mm时，胸压为39.8mm。拉带为240mm时，胸压为40.6mm。在一定范围内，DAB拉带长度越长，THOR假人胸压越低。拉带长度主要影响DAB气囊刚度，从而影响DAB对THOR假人胸压的挤压作用。但DAB长度整体THOR假人胸压影响较小。

3.3 管柱压溃影响

针对预紧限力式安全带，采用2500N限力等级安全带，DAB气孔为30mm，DAB拉带长度为320mm。分析管柱压溃量对假人胸部伤害的影响。

根据分析结果显示，管柱压溃为20mm时，胸压为41.5mm。管柱压溃为40mm时，胸压为39.8mm。管柱压溃为60mm时，胸压为39.2mm。在一定范围内，管柱压溃量越大，THOR假人胸压越低。除管柱压溃量对假人胸压有影响外，管柱压溃力对THOR假人胸压也有一定的影响。

3.4 点火时间影响

针对预紧限力式安全带，采用2500N限力等级安全带，DAB气孔为30mm，DAB拉带长度为320mm，管柱压溃量为40mm，分析点火时间对假人胸部伤害的影响。

根据分析结果显示，在一定范围内，点火时间越早，THOR假人胸压越低。但是点火时间还需要结合结构脉冲，在可实施的前提下，点火时间要尽量早。

4 滑车试验验证

该车型在整车实验中THOR假人胸压为38.9mm，滑车试验进行了对标，并进行了安全带限力等级，DAB气孔，点火时间三个方案的优化，结果如下：

4.1 安全带限力优化

该车型安全带初始限力为2500N，肩带力为3700N，优化方案为降低安全带限力为2000N，肩带力为3300N。

根据滑车结果显示限力为2500N时，胸压为38.9mm。限力为2000N时，胸压为36.8mm。降低安全带限力等级，胸压降低2.1mm，得分提升0.31分，安全带优化效果明显，与仿真分析结果趋势一致。

4.2 DAB气孔优化

該车型DAB初始气孔大小为30mm，滑车优化方案OPT2为将OPT工况气孔由30mm增大为35mm，见图8。

根据滑车结果显示，将DAB气孔由30mm优化为35mm，胸压降低0.6mm，得分提升0.1分，有一定的优化效果，与仿真分析结果趋势一致。

4.3 点火时间验证

该车型初始点火时间为13ms，由于整车初步标定为16ms，因此滑车验证16ms点火时间对THOR假人伤害的影响。滑车优化方案OPT3为将OPT2点火时间由13ms调整到16ms。

根据滑车结果显示，点火时间延迟后，假人胸压由36.2增大为37.3mm，与仿真趋势一致。因此THOR假人点火时间要尽量早，但也许根据ECU标定结果综合考虑。

5 结语

根据仿真分析及滑车试验结果显示，THOR假人胸压与安全带配置，安全带限力等级，DAB气孔，DAB拉带长度，管柱压溃量等有关系。

安全带配置影响：安全带配置越高，假人胸部伤害越低。采用预紧限力式安全带能够减小安全带与假人的间隙，起到对假人更好的束缚作用。采用双预紧安全带，能够有效的减小假人前移量，缓解胸部受到安全带的挤压作用。采用双级限力安全带，前期第一级高限力等级能够束缚假人，后期第二级限力等级大幅度降低，减小安全带对假人胸部的伤害。

安全带限力等级影响：在头部不击穿的前提下，安全带限力等级越低，THOR假人胸压越低，Thor假人对安全带限力等级比较敏感，安全带优化效果较为明显。

DAB气孔影响：在一定范围内，DAB气孔越大，THOR假人胸压越低。对比安全带影响，DAB气孔对THOR假人胸压影响较小，没有安全带影响大。

DAB拉带长度影响：在一定范围内，DAB拉带长度越长，THOR假人胸压越低。拉带长度主要影响DAB气囊刚度，从而影响DAB对THOR假人胸压的挤压作用。

DAB拉带长度影响还与拉带的布置有关系，为了缓解DAB对胸部的挤压作用，有时也会将DAB与假人胸部接触区域增加短拉带，短拉带会减小对胸部的挤压作用，于此同时，短拉带还会使气囊的刚度产生变化。因此还需要根据具体的情况进行分析研究，同时，还需要考虑拉带的宽度，拉带的数量等因素。总之拉带的长度影响不是线性关系，还需要结合具体的车型具体分析。

管柱压溃量影响：在一定范围内，管柱压溃量越大，THOR假人胸压越低。除管柱压溃量对假人胸压有影响外，管柱压溃力对THOR假人胸压也有一定的影响。

点火时间影响：在一定范围内，点火时间越早，THOR假人胸压越低。但是点火时间还需要结合结构脉冲，在可实施的前提下，点火时间要尽量早。

以上为六个主要影响THOR假人胸压因素，其中安全带配置及安全带限力等级为主要影响因素，滑车试验也验证了安全带限力优化效果较为明显。由于不同的车型空间及结构脉冲，假人位置等有所差异，因此不同车型的优化还需进行具体的分析。

参考文献：

[1]中国汽车技术研究中心有限公司.C-NCAP管理规则（2021年版）[R].天津：中国汽车技术研究中心有限公司，2020.

[2]刘明，商博，赵清江.整车MPDB试验中THOR假人损伤的研究[J].汽车工程，2021（08）.