汽车碰撞试验用儿童人形试验装置(P系列)校准规范

JJF1802—20201汽车碰撞试验用儿童人形试验装置(P系列)校准规范1范围本规范适用于汽车碰撞试验用儿童人形试验装置(P系列)的校准。P系列儿童人形试验装置特指新生儿、9个月、18个月、3岁、2引用文件本规范引用了下列文件:GB27887机动车儿童乘员用约束系统ECER44关于批准机动车儿童乘员用约束系统(儿童约束系统)的统一规定[UNI-FORMPROVISIONSCONCERNINGTHEAPPROVALOFRESTRAININGDEVICESFORCHILDOCCUPANTSOFPOWER-DRIVENVEHICLES("CHILDRESTRAINTSYSTEM")]凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语3.1P系列儿童人形试验装置P-serieschilddummy儿童约束系统安全性能等试验中各个年龄段儿童在汽车中使用的安全座椅、安全带的安全性所需要的测试设备。3.2腹部填充物themodelingclaysample放置在假人腰椎的塑性黏土,其形状为长方体。3.3腹部嵌入物theabdominalinsert用于完全填补P系列儿童人形试验装置上下躯干与腰脊柱之间的腹部空间的、由软性泡沫塑料制成的填充物。4概述本规范是通过将特定的试验力作用于P系列儿童人形试验装置(以下简称P系列儿童假人)的各个部件(颈部、腹部、腰椎、肩部等),同时检测这些部位的位移变化量值,以获得其抗冲击的能力。相对其他系列的儿童假人,P系列儿童假人有结构简单、试验成本低廉等特点,被广泛应用。制作P系列儿童假人是根据新生儿、9个月、18个月、3岁、6岁、10岁儿童身体架构,以金属和聚酯替代骨骼作为躯干,以发泡聚氨酯替代肌肉覆盖躯干,并在假人身体的特定部位安装各个类型的传感器,用于表征汽车碰撞等试验中不同伤害类型所对应的量值。JJF1802—202025计量特性计量特性见表1。表1计量特性序号特性参数P系列类型技术要求最大允许误差1颈部弯曲特性10.0mm±1.0mmP1.522.0mm±2.0mm2腹部嵌入物压缩特性P0.75、P311.5mm±2.0mm13.0mm±2.0mmP1.512.0mm±2.0mm3腰椎拉伸特性P1.510.5mm±1.5mm4肩部硬度特性P040mm±10mm6校准条件6.1校准环境条件6.1.1室温:(18~22)℃。6.1.2相对湿度:(10~70)%。6.2测量标准及其他设备测量标准及其他设备需符合表2要求。表2测量标准及其他设备技术指标序号测量标准及其他设备名称技术指标1钢直尺测量范围:(0~1000)mm,MPE:±1mm2高度尺测量范围:(0~300)mm,MPE:±0.25mm3电子天平测量范围:(0.01~50)kg,等级4百分表测量范围:(0~50)mm,MPE:±0.01mm5力值砝码组20N、30N、50N,100N、250N,MPE:±1%6秒表测量范围:(0~24)h,MPE:±0.50s7扭矩扳手测量范围:(0.1~10)Nm,3级8推拉力计测量范围:(1~300)N,1级9钢直尺测量范围:(0~200)mm,MPE:±0.5mm7校准项目和校准方法7.1通用技术要求外观检查,表皮无裂痕及破损。JJF1802—20203P系列儿童假人主要外形部件尺寸及质量需符合表3的要求。表3外形部件尺寸及质量要求序号特性参数P系列类型技术要求最大允许误差(1)1外形部件尺寸(坐高)P0345mm±5mmP0.75450mm±10mmP1.5495mm±6mmP3560mm±10mmP6636mm±10mmP10725mm±10mm2质量头部(含颈部)P0.752.20kg±0.10kgP1.52.73kg±0.05kgP32.70kg±0.10kgP63.45kg±0.10kgP103.60kg±0.10kg总质量P03.40kg±0.10kgP0.759.00kg±0.20kgP1.511.01kg±0.20kgP315.00kg±0.30kgP622.00kg±0.50kgP1032.00kg±0.70kg(1)最大允许误差亦可根据实际使用需要,参照P系列儿童假人原供应商推荐值。7.2外形尺寸(坐高)校准时需确保测量仪器接触儿童假人被测量点的皮肤,皮肤无明显变形。P系列儿童假人放置在水平面,臀部、背部和头都靠在垂直面,坐高测量结果需满足7.1表3要求。7.3部件质量P系列儿童假人头部(含颈部)以及总质量需满足7.1表3要求,其余部件质量可根据客户需要选校,见附录D。7.4颈部弯曲特性校准7.4.1P0.75、P3、P6和P10儿童假人的校准7.4.1.1校准前准备见图1,高度尺放置在平整的支撑面上,把带有颈部(不含头部)的P系列儿童假人水平放置在一个水平支撑面上,并使其颈部伸出支撑面边缘,对颈椎的第一节的螺母进行预紧至颈部部件无缝隙,记录颈部第一节中心的初始位置d0。7.4.1.2校准方法JJF1802—20204如图1所示,对颈部的第一节的螺母施加一个竖直向下50N的负载力,记录颈椎第一节中心位置d1,按公式(1)计算颈部弯曲特性,其应满足表1要求。当颈部弯曲特性不能满足要求时,调节螺母预紧程度,直至符合要求。7.4.2P1.5儿童假人的校准7.4.2.1校准前准备如图2所示,将一个完整的颈部(包括头-颈连接轴、橡皮柱、下颈部缓冲器、颈部连接平面)固定在垂直平面,并使其对应面部的方向向下,用高度尺记录头-颈连接轴中点的初始位置d0。7.4.2.2校准方法在头-颈连接轴上垂直加载一个100N的力值砝码,用高度尺记录头-颈连接轴中点位置d1,测量头-颈连接轴向下的位移,通过调节下颈部缓冲器,按公式(1)计算颈部弯曲特性,使其满足表1要求。图1颈部校准示意图图2颈部校准示意图D=d1-d0(1)式中:D—位移量,mm;d1—加载后测量值,mm;d0—初始测量值,mm。Δ=D-D0(2)式中:Δ—误差,mm;D0—名义值(查表2),mm。测量结果不超过表1中的最大允许误差。7.5腹部嵌入物压缩特性校准7.5.1P0.75、P3、P6、P10及P1.5儿童假人7.5.1.1校准前准备把腹部嵌入物放在刚性块上(刚性块的长、宽与被校对象的腰脊柱尺寸一致,其厚度必须2倍于腰脊柱厚度),刚性块与腹部嵌入物之间没有空隙。JJF1802—202057.5.1.2校准方法如图3、图4所示,将重量为20N刚性负载板垂直加载于腹部中心位置,用高度尺读出初始值d0i,然后在(10±1)s内向刚性负载板上放置力值砝码,使其总负载达到50N,2min后读出加载后数值d1i,重复上述步骤3次(每次试验后卸载然后静止15min,使被校部件恢复原状),取三次平均值作为腹部嵌入物压缩特性的校准结果。在校准过程中,需保证刚性块的中心线与刚性负载板加载面的中心线重合,且刚性负载板面积大于被校部件,其边缘不会触碰到腹部嵌入物。图3P0.75、P3、P6和P10腹部嵌入物校准示意图图4P1.5腹部嵌入物校准示意图D=(d1i-d0i)/n(3) D— D—位移量,mm;d1i—加载后数值,mm;d0i—初始位置值,mm;3D值、Δ值,其结果应不超过表1中的最大允许误差。7.6腰椎拉伸特性校准7.6.1校准前准备对于P0.75、P3、P6和P10儿童假人,其上躯干、腰椎脊柱、下躯干通过钢缆和弹簧安装成一体,嵌入腹部嵌入物、填入腹部填充物,使整个假人安装完成(如附录图B.1所示),在此基础上校准腰椎(如图5所示)。对于P1.5儿童假人,如图6所示,把腰椎部件的下平面固定在一个垂直面上。7.6.2校准方法对于P0.75、P3、P6和P10儿童假人,调节下躯干钢缆上的调节螺母,使弹簧压缩到其空载时长度的约2/3位置(如图5所示)。对于P1.5儿童假人,用高度尺读出腰椎矢状面顶点初始值d0,将重量为250N力值砝码垂直加载于腰椎矢状面上,用高度尺读出加载后数值d1,并根据公式(1)计算变化量,其值应符合表2要求。当不能满足要求时,则释放负载后调节拧紧螺母再进行校准,直至符合表2要求。(如图6所示)JJF1802—20206图5腰椎校准局部示意图7.7肩部硬度特性校准7.7.1校准前准备图6P1.5腰椎校准示意图将P0儿童假人背部向下放置在水平平面上,将其肩部进行固定,以防止P0儿童假人在加载方向移动,固定位置见图7。7.7.2校准方法使用直径为40mm±2mm的刚性圆柱体平面作用于假人肩部,加载位置位于假人肩膀的浇注线与手臂的连接位置最高点A处(如图7所示),水平加载150N作用力。以手臂A点第一次接触到刚性圆柱体平面为起始点,从起始点到加载力后手臂A点的横向偏移作为其位移量,左右两肩均需校准,用公式(1)、公式(2)计算其计量结果,需符合表2要求。图7肩部硬度校准示意图7.8其他调整项目完成7.1至7.6的校准项目以后,对于P0.75、P3、P6、P10及P1.5儿童假人需要进行关节调整。7.8.1颈椎支点校准如图8所示,将P系列儿童假人躯干背靠平面水平放置,装上完整的头部和颈部部件,旋紧头部螺钉和调节螺母,使头部保持在一个水平的位置。慢慢松开调节螺母,直到头部开始由于自身的重量而旋动。7.8.2臀部支点校准如图9所示,将P系列儿童假人躯干背靠桌面水平放置,只装上腿部,并将上腿部伸出桌子边缘。旋紧臀部支点处螺母,使上腿部与躯干保持在同一个水平位置。慢慢松开臀部支点螺母,直到上腿部开始由于自身的重量而旋动。7.8.3膝盖支点校准如图10所示,把上腿部水平放置,装上下腿部,拧紧膝盖支点与下腿部间的调节螺母,使之水平,慢慢拧松调节螺母,直至下腿部由于自身的重量而旋动。JJF1802—202077.8.4肩部支点校准如图11所示,竖直放置假人躯干,装上手臂(不安装下臂),拧紧肩部调节螺母,使上臂处于水平位置,拧松螺母直到上臂开始由于自身的重量而旋动。7.8.5肘关节校准如图12所示,假人躯干竖直放置,安装上手臂,调节肘关节螺母使手臂处于水平位置,拧松螺母,直至手臂开始由于自身的重量而旋动。P1.5儿童假人,调整后,还必须满足上手臂下垂(最低位置),下手臂可以停留在水平位置。图8颈椎支点校准示意图图10膝盖支点校准示意图图12肘关节校准示意图图9臀部支点校准示意图图11肩部支点校准示意图图13腿部硬度校准示意图7.8.6腿部硬度校准把P0儿童假人背部放置在一水平面上,绑住两条小腿,使假人两个膝盖内侧接触。如图13所示,固定P0儿童假人的躯干,使之在受力过程中不发生偏转,通过一力值砝码(接触面尺寸35mm×95mm)向膝盖逐步加载一个垂直向下的作用力(力值砝码的中心线需在膝盖的最高点处,逐个加载力值砝码,不允许过程中有卸载),在作用力下使臀部弯曲至力值砝码下平面距离桌面85mm处,记录此时的作用力,力值应在(30~70)N。注意小腿不能接触到任何面。8校准结果表达8.1校准结果表达应包括头部、颈部、胸部、躯干、膝部等结果。8.2各部位校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证书或校准报告至少应包括以下信息:a)标题,“校准证书”或“校准报告”;JJF1802—20208b)实验室名称和地址;c)证书或报告的编号,每页及总页数的标识;d)校准单位校准专用章;e)送校单位的名称和地址;g)进行校准的日期;h)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;i)本次校准所用的测量标准的名称、出厂编号、准确度/等级、证书编号、溯源性及有效性说明;j)校准环境条件的描述,包括温度、湿度等;k)校准结果及其测量不确定度的说明;l)校准证书或校准报告签发人的签名、职务,以及签发日期;m)校准试验的操作人及核验人的签名;n)校准结果仅对被校设备有效的声明;o)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。9复校时间间隔复校间隔应根据使用频度、时间及储存环境由用户自定。JJF1802—20209附录A原始记录格式项目结果外形检查外形尺寸坐高质量总质量kg头部和颈部kg肩部硬度特性试验力/N初始位置/mm加载后位置/mmΔ位移变化量/mm左右颈部弯曲特性试验力/N初始位置/mm加载后位置/mmΔ位移变化量/mm腹部嵌入物压缩特性试验力/N初始位置/mm加载后位置/mmΔ位移变化量/mm腰椎拉伸特性试验力/N初始位置/mm加载后位置/mmΔ位移变化量/mm颈椎支点臀部支点膝盖支点肩部支点肘关节大腿硬度JJF1802—202010附录B外形尺寸(1)P0.75、P1.5、P3、P6和P10儿童假人尺寸及位置示意图见表B.1和图B.1。表B.1P0.75、P1.5、P3、P6和P10儿童假人尺寸位置部位型号尺寸/mmP0.75P1.5P3P6P101坐高*450±10495±6560±10636±10725±10*P系列儿童假人臀部、背部和头都靠在垂直面测量所得。图B.1P0.75、P1.5、P3、P6和P10儿童假人尺寸位置示意图JJF1802—202011附录C外形尺寸(2)P0儿童假人尺寸如图C.1所示。单位:mm图C.1P0儿童假人尺寸示意图JJF1802—202012附录D部件质量表D.1P0、P0.75、P1.5、P3、P6和P10儿童假人部件质量表部件名称质量/kgP0P0.75P1.5P3P6P10头部和颈部2.20±0.102.73±0.052.70±0.103.45±0.103.60±0.10躯干3.40±0.105.06±0.055.80±0.158.45±0.2012.30±0.30上臂(2件)0.70±0.050.54±0.051.10±0.051.85±0.102.00±0.10下臂(2件)0.45±0.050.50±0.050.70±0.051.15±0.051.60±0.10大腿(2件)1.40±0.051.22±0.053.00±0.104.10±0.157.50±0.15小腿(2件)0.85±0.050.96±0.051.70±0.103.00±0.105.00±0.15总质量3.40±0.109.00±0.2011.01±0.2015.00±0.3022.00±0.5032.00±0.7013附录E腹部填充物腹部填充物为专用塑性黏土,其尺寸要求见表E.1。表E.1腹部填充物尺寸要求假人类型假人腰脊柱尺寸厚度/mmP0.7540mm×60mm25±2P360mm×80mm25±2P660mm×95mm25±2P1080mm×125mm25±2注:黏土的适宜的操作温度为(25~35)℃。JJF1802—202014附录F推荐校准用设备示意图F.1P0.75、P3、P6、P10颈部弯曲特性校准设备(图F.1)F.1.1高度尺放置在平整的水平面上,测量分度值为0.1mm,测量范围为(0~F.1.2配重块及吊杆重量为50N。图F.1P0.75、P3、P6、P10颈部弯曲特性校准设备F.2P1.5颈部弯曲特性校准设备(图F.2)F.1.1大量程百分表机构放置在平整的水平面上,测量分度值为0.01mm,测量范围为(0~50)mm。F.1.2配重块及吊杆重量为100N。图F.2P1.5颈部弯曲特性校准设备F.3P0.75、P1.5、P3、P6、P10腹部嵌入物压缩特性校准设备(图F.3)F.3.1高度尺放置在平整的水平面上,测量分度值为0.02mm,测量范围为(0~F.3.2配重块重量为30N,加载平板重量为20N。JJF1802—202015图F.3腹部嵌入物压缩特性校准设备F.4P1.5腰椎拉伸特性校准设备(图F.4)F.4.1大量程百分表机构放置在平整的水平面上,测量分度值为0.01mm,测量范围为(0~50)mm。F.4.2配重块及吊杆重量为250N。图F.4P1.5腰椎拉伸特性校准设备F.5P0肩部硬度特性校准设备(图F.5)F.5.1刚性圆柱体平面为直径40mm的平面。F.5.2拉压力计的测量范围(0~300)N,1级。F.5.3钢直尺测量范围为(0~200)mm,测量分度值为1mm。图F.5肩部硬度特性校准设备F.6P0腿部硬度特性校准设备(图F.6)F.6.1配重块平面尺寸35mm×95mm,重量为(30~70)N。F.6.2钢直尺测量范围为(0~200)mm,测量分度值为1mm。JJF1802—202016图F.6腿部硬度特性校准设备F.7测量椅(图F.7)F.7.1座椅平面尺寸为35mm×35mm,光滑金属表面,平面度<2mm,椅背高>800mm。F.7.2钢直尺测量范围为(0~1000)mm,测量分度值为1mm。图F.7测量椅JJF1802—202017附录GP系列儿童假人颈部弯曲特性测量不确定度评定示例G.1测量装置颈部弯曲特性要求为10.0mm±1.0mm。颈部弯曲特性测量设备由高度尺及力值砝码组成,因为测量设备的要求为:1)高度尺测量范围为(0~300)mm,最大允许误差为±0.25mm;2)力值砝码测量范围为50N,最大允许误差为±0.05N。本次评定采用的高度尺测量上限为300mm,分辨力为0.02mm,其最大允许误差为±0.04mm。力值砝码测量范围为50N,最大允许误差为±0.05N。G.2测量模型对螺钉的中心施加一个垂直向下50N的负载力,其位置变化量是由经过校准的高度尺测量的。e=ls-l0(G.1)e—施加垂直作用力后位移变化量,mm;ls—施加压力后标尺显示值,mm;l0—原始位置标尺显示值,mm。由于高度尺及颈部部件受温度及负载力大小的影响,公式(G.1)化为公式(G.2)。e=ds+dN+dL(G.2)式中:e—施加垂直作用力后位移变化量,mm;ds—施加压力后标尺显示位移变化值,mm;dN—颈部部件的温度变化位移变化值,mm;dL—配重块误差带来的位移变化值,mm。G.3测量不确定度分析根据测量模型e=f(ds,dN,dL),在分析不确定度分量后,各不确定度分量之间不相关,模型输出量对各输入量的灵敏系数均为1,所以u(e)=u2(ds)+u2(dN)+u2(dL)G.4标准不确定度评定G.4.1测量设备(高度尺)引入的不确定度u(ds)G.4.1.1高度尺经计量部门校准,最大允许误差为±0.04mm,均匀分布,k=3。引入的不确定度分量为u1(ds)=0.04/3=0.023(mm)。G.4.1.2高度尺分度值为δ=0.02mm,测高量爪工作尺寸偏差为0.01mm,均匀分布,所以测高量爪尺寸变动性带来的不确定度分量u2(ds)=0.0029mm。JJF1802—202018G.4.1.3由高度尺的温度变化带来的不确定度分量。高度尺膨胀系数为11.5×10-6/℃,偏离标准温度的范围是±2℃,半宽为2℃,温度随时间的周期变化为反正弦分布,k=2,测量范围为300mm,其标准不确定度分量u3(ds)=300×11.5×106×2/2=0.