张耀辉 鞠春贤 岳国辉 陈现岭 张凯

（长城汽车股份有限公司技术中心；河北省汽车工程技术研究中心）

在碰撞事故中，乘员的膝盖极易受到伤害，严重时可引起膝盖韧带断裂[1]，并极有可能导致乘员下肢瘫痪。为了保护乘员膝盖免受伤害，在法规和NCAP 测试中，设定了评估膝盖伤害程度的指标，正面碰撞试验中，以假人膝盖滑移量来评判膝盖受伤害的程度。如在C-NCAP 和E-NCAP 中，在50 km/h 正面碰撞，64 km/h偏置碰撞试验中进行评价，膝盖滑移量高性能限值为6 mm，低性能限值为15 mm，大腿得分分别为2 分和4 分，而膝盖滑移量是影响大腿得分的最重要因素，另外，在E-NCAP 中大腿失分会导致主观评价项罚分，严重影响正面碰撞得分。所以研究膝盖滑移量的伤害机理具有重要意义。

1 膝盖结构解析

正面碰撞中前排使用Hybrid III 50th男性假人。假人膝盖结构和传感器布置，如图1～图4 所示。从图1 和图2 可以看出，假人小腿和大腿通过螺栓连接，并且能够实现转动和相对滑动；膝盖滑移量，即小腿和大腿相对滑动的位移，由图2（红色线框内）中的传感器输出。

如图4 所示，部件1 连接小腿，部件2 连接大腿，膝盖滑移量传感器固定在部件1 下方，并通过拉线和部件3 连接。当小腿和大腿产生相对滑动时，部件1 沿部件2 的滑轨滑动，并带动传感器运动，由于部件3 固定不动，所以拉线从传感器中拉出，拉线的拉出量表征滑移量的伤害值。其中小腿胫骨向后，大腿向前，传感器输出负值。输出数值的绝对值越大，膝盖滑移量的伤害值越大。……