汽車安全測試邁向精準時代 Hans 人體模型
隨著電動車和自動駕駛技術的快速發展,乘客和行人的安全已成為汽車工程師和消費者的首要考量。傳統的汽車安全測試仍然依賴測試假人,但隨著安全技術的進步,對更精確模擬的需求越來越強烈。傳統的測試假人主要模擬外部反應,無法深入分析人體內部的細微變化。為了滿足這些需求,全球各大安全認證機構正推動以更高精度的虛擬人體模型進行產品測試,這正是 ANSYS Hans 人體模型與 LS-DYNA 非線性動力學結構模擬軟體的優勢所在。
Ansys Hans比傳統撞擊測試假人更精確
測試假人的演進之路
測試假人自 1940 年代以來便在交通安全領域扮演著重要角色。最初,美國空軍用其來測試飛行員的安全系統,隨後汽車製造商也開發了專用的假人模型。1997 年,GM 推出的 Hybrid III 假人 成為汽車安全測試的行業標準。它模擬了成人男性的體型,並內建多種傳感器,可以精確測量撞擊過程中的加速度、變形與力量。
隨著對人體結構的深入認識,更新型的測試假人如 WorldSID 和 THOR 相繼問世,進一步提升了測試的精度。如今,虛擬人體模型的應用成為新一代測試的趨勢。
介紹 Hans:高精度虛擬人體模型
Hans 是一款高精度的人體模型,能夠模擬傳統假人無法精確捕捉的人體內部反應,適用於車禍撞擊及運動傷害等多種場景模擬。這款模型以一位 30 至 40 歲的男性為基礎,身高 176 公分,體重 77 公斤。它的結構分為五層:
- 骨骼層:模擬骨頭結構,包括皮質骨與海綿骨。
- 結締組織層:涵蓋韌帶、關節囊和軟骨。
- 肌肉與肌腱層:每個部位都獨立建模,精確模擬人體肌肉和肌腱的反應。
- 內臟與大腦層:分別模擬各種內臟器官和大腦的運動。
- 脂肪與皮膚層:模擬脂肪組織和表皮的結構。
這些細緻的分層結構使得 Hans 能夠更真實地再現人體在撞擊中的反應,超越傳統測試假人只能觀察外部反應的局限。
Ansys Hans人體模型的不同層次(從左至右):骨骼、結締組織、肌肉和肌腱、內臟和大腦,以及脂肪組織和皮膚
胸部衝擊顯示了對肌肉的影響
LS-DYNA中的大腦衝擊模擬
精準聚焦:腦部模擬的關鍵
在高撞擊情境中,大腦的安全至關重要。雖然骨折可以愈合,但大腦的損傷往往可能會造成不可逆的影響。Hans 可以精確模擬大腦與顱骨之間的相對運動,協助預測撞擊過程中可能造成的傷害。
虛擬測試不僅能降低成本,還能幫助汽車製造商更快開發出更安全、更高效的車輛。未來,Hans 的應用範圍將進一步擴展至國防、運動與醫療等領域,推動各行業的安全技術發展。例如,在軍事領域,虛擬測試可用來模擬人員在極端情況下的反應,而在運動領域,則有助於分析運動員的受傷風險,從而提升整體安全性與效率。
資料來源:ANSYS BLOG
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