本文件规定了力学损伤测试用假人的设计原则，以及假人受到各类典型冲击载荷条件时的力学性能标定测试方法。 本文件适用于汽车、装甲车、动车、飞机、载人航天飞行器、游乐设施等载人交通工具的安全性能测试、穿戴设备防护性能测试、武器装备性能测试等试验中力学损伤测试用假人的开发和设计。

ICS13.180
CCSA25
中华人民共和国国家标准
GB/T42712—2023
力学损伤测试用中国假人设计原则与标定方法
Design principle and calibration method of Chinese dummy for mechanicaldamagetesting
2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
规范性引用文件
术语和定义
设计原则
整体假人形态特征设计
假人零部件总成结构设计
运动特征设计
力学损伤性能设计
标定方法
大腿·
膝美节
踝关节
假人设计用坐姿人体形态特征数据项附录A（资料性）
附录B（资料性）人体体段质量计算方法B.1
根据人体形态参数计算各体段质量的二元回归方程B.2根据人体形态参数计算各体段质量的多元回归方程录C（资料性）人体体段坐标系建立方法c.1
通则·
质心位置设计参考值
C.3休段坐标系建立方法
附录D（资料性）
附录E（资料性）
人体体段转动惯量计算方法
人体关节活动范围
人体关节活动范围
GB/T42712—2023
GB/T42712—2023
本文件按照GB/T1.12020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起卓
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由全国人类T效学标准化技术委员会（SAC/TC7)提出并归IT。本文件起草单位：湖南大学、中国标准化研究院、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、中国航天员科研训练中心、中国兵器装备集团兵器装备研究所、中国飞机强度研究所、航宇救生装备有限公司。本文件主要起草人：颜凌波、普立波、冉令华、张冠军、莫富灏、张欣、朱晓明、许伟、马红磊、王舒、呼慧敏、赵朝义、刘小川、闪立武、吴斌、董方栋、王健全。GB/T42712—2023
人形测试装置简称为“假人”，它是指外部形态人形化、结构功能仿生化、对外部环境反应智能化的“人体替身”。假人广泛应用于医学工程、安全工程、环境工程和军事工程等领域，是国家科技水平、综合国力的重要体现。力学损伤测试假人可模拟人员在力学冲击载荷下的损伤响应·是直接用手测试并评估载人设备安全性能、穿戴设备防护性能、武器装备性能等各种写人员损伤相关的设备性能的测试装置，是支撑载人设备和各类装备研发的核心技术。欧美等发达国家早在20世纪40年代就已经开始了对力学损伤测试用假人的研究。经过长期的发展·力学损伤测试用假人产品已实现系列化，其种类涵盖了男性、女性、儿童、婴儿、孕妇等各类群体，用途则涉及各种形式的汽车碰撞测试、火车碰撞测试、军事装备防护性能测试、航空航天设备保护性能测试等多个领域。当前，国内所采用的假人均基于欧美人体尺寸利力学特性设计。以我国各领域广泛使用的碰撞测试假人为例，该假人是以美国第50百分位数人体尺寸研制的，与中国第50百分位数人体的体型差异较大；相关研究表明，在汽车碰撞试验中，中国人体尺寸假人的损伤响应与现有基于欧美人体尺寸的碰撞测试假人的损伤响应也存在明显差异。因此，直接采用现有基于欧美人体尺寸的碰撞测试假人进行汽车安全测试评价会导致乘员约束系统不能对中国人体实现有效保护。除此之外·由于缺之相应的实验假人基础研究，缺失符合中国人体特征的假人测试利评价标准，我国军工、航空航天、轨道交通等领域内的载人设备安全性测试中都只能普追使用汽车碰撞领域中基于欧美人体尺寸的碰撞测试假人，这使得相关领域的载人设备安全防护技术的发展也受到了非常大的制约本文件给出了力学损伤测试用假人在设计时遵循的设计原则、重点考虑的相关人体特性以及假人生物力学性能标定的测试方法，旨在为汽车、军工、航空航天、轨道交通等领域各种复杂应用工况开发专用力学损伤测试假人提供正问设计标准支撑1范围
力学损伤测试用中国假人设计原则与标定方法
GB/T42712—2023
本文件规定了力学损伤测试用假人的设计原则.以及假人受到各类典型冲击载荷条件时的力学性能标定测试方法。
本文件适用于汽车、装甲车、动车、飞机、载人航天飞行器、游乐设施等载人交通工具的安全性能测试、穿戴设备防护性能测试、武器装备性能测试等试验中力学损伤测试用假人的开发和设计。2
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T57032023用于技术设计的人体测量基础项目（IS07250-1：2017.MOD）GB/T10000
术语和定义
成年人人体尺寸
GB/T57032023界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
假人dummy
用于力学损伤测试用的人形测试装置。注：二个完整的整体假人由多个反映人体各部位的零部件总成组成。3.2
百分位数
percentile
对人体生理数据（身高、体重）的人口普查所得的正态分布统计比例。注：第5百分位（5th）、第50百分位（50th）、第95百分位（95th）是常用的人体百分位数。例如.身高第5百分位数的成年男子.表示男性人群中有5%的个体的身高参数小于或等于此值。3.3
human-hodysegment
人体体段
人体按骨性标志点分制成的若干段3.4
人体体段坐标系
segmentcoordinatesystem
各人体体段的局部坐标系·通常用于提供各体段上质心位置的固定参考。3.5
人体体段质心位置
position of mass center
人体体段质心相对该体段坐标系原点的位置。1
GB/T42712—2023
人体体段转动惯量
rotational inertiaofhuman-bodysegment组成人体体段的各部分质量对该体段惯性主轴的转动惯量。3.7
olecranon point
鹰嘴点
肘部尺骨魔嘴位置的最后点。
4设计原则
力学损伤测试用假人的设计遵循以下原则：一整体假人形态特征具有代表性；一一反映人体各体段的假人各零部件总成结构与真实人体身体结构相仿：一一反映损伤的假人关键部件与真实人体体段的损伤生物力学性能其有相似性：一试验重复性好，且具有优良的耐用性。4.2
整体假人形态特征设计
整体假人的形态特征根据实际需要选择适宜的尺寸进行外型设计，使其能够代表该目标群体的特征。
示例：当需要人体特性具有普遍性时·选用反映中等体型人员（第50百分位）日标群体的尺寸数据进行设计：当需要考虑人体特殊两端极值时·选用反映小体型（第5百分位）或大体型人员（第95百分位）日标群体的尺寸数据进行设计般人形态设计可根据实际需要考虑不同姿态下的人体尺寸数据项。人体尺寸数据项以及相关的数值按照GB/T10000选取。附录A给出了与坐姿假人形态设计相关的人体尺寸数据项。4.3假人零部件总成结构设计
4.3.1通则
假人反映人体各体段的各零部件总成结构与真实人体身体结构相仿，即假人质量分布、关节的活动范围等参数具有一定的身体结构相似性。各零部件总成结构设计根据4.3.2～4.3.4方法进行设计。4.3.2零部件总成划分
根据人体体段的划分进行假人各零部件总成划分。一般情况下·人体体段以典型的体段平面为分界点划分为12个体段（见图1），主要包括头部、颈部、胸部、腹部、臀部、髋部（左侧和右侧）、上臂（左侧和右侧）、前臂（左侧和右侧）、手部（左侧和右侧）大腿（左侧和右侧）、小腿（左侧和右侧）和足部（左侧和右侧）。假人零部件总成设计可根据实际应用情况包括一个或多个体段。示例：在以坐姿为主的汽车碰撞测试假人设计中，假人臀部零部件总成包含人体臀部、部（左和右侧）两个体段而在一些需要应用立姿的假人设计中，臀部零部件总成可只包含人体臀部一个体段·髋部（左侧或有侧）体段则对应另外的零部件总成结构。
标引序号说明：
头部：
颈部：
胸部：
腹部：
臀部：
懒部：
大腿：
小腿：
足部：
上臂：
前臀：
于部。
假人体段划分
人体各体段平面的定义和描述见表1。表1
体段平面名称
头部平面
颈部平面
胸部平面
股部平面
臀部平面
榄部平面
膝盖平面
脚踝平面
肩部平面
肘部平面
腕部平面
各体段平面的定义
同时通过左、右下颌角点和颈背点GB/T42712—2023
由从颈椎点出发，与站立平面平行向前延伸的横面和从左、右锁骨标志点中较低的一点出发.与水平面呈45斜向后上方延伸的平面相交所形成的一组复合平面从脊柱中部对应第十根助普的标志点出发，与站立平面平行通过整个躯十的平面从左、右畴点中较高的一点出发，与站立平面平行通过整个干的平面从会阴点出发，沿左右腹股沟韧带的方向通过骼前上棘点和股骨转子点之间的中点的平面起源于臀沟标志点·与站立平面平行通过大腿的平面与站立平面平行通过股骨外侧上踝点的平面从内踝点出发，与站立平面平行通过脚踝的面从肩峰点出发·向下通过前、后腋点，终止于腋下的平面从鹰嘴点出发，通过监骨外侧上懈点的平面从尺梵骨茎突点出发，与前臂纵轴垂直并通过整个手腕的平面3
GB/T42712—2023
4.3.3零部件总成质量
根据人体各体段的质量设计假人各零部件总成的质量。附录B给出了根据人体身高、体重等人体形态参数推算人体各体段质量的线性回归方程。4.3.4零部件总成质心位置
根据人体各体段质心在体段坐标系中的质心位置设计假人各零部件总成的质心位置。附录C给出了人体各体段质心坐标系的建立方法。4.4
运动特征设计
4.4.1转动惯量
根据人体各体段的转动惯量设计假人各零部件总成的转动惯量。附录D给出了根据人体身高、体重等人体形态参数推算人体各体段转动惯量的二元回归方程。4.4.2关节活动范围
根据人体各关节的运动特性设计假人各零部件总成之间的相对运动。可根据实际应用工况选择各关节的一个或多个自由度的运动。人体各关节的活动范用见附录E。4.5力学损伤性能设计
假人各部位在冲击载尚作用下的力学性能与其所对应的人体各部位在相同冲击载荷作用下的损伤生物力学性能相似，即具有力学损伤性能的生物逼真度。假人各零部件总成结构的力学性能应在人体损伤生物力学性能试验结果的范围内。注：人体各部位的损伤生物力学性能可通过活体或户体等人体试验获得。假人各零部件总成结构的力学性能在满足身体结构相似性的条件下进行设计。可通过选择具有一定仿生力学性能的材料，以及设计适宜的仿生结构来实现。5标定方法
5.1通则
假人各零部作总成结构的力学损伤性能应采用与人体试验方法类似的设置进行测试验证。如果各指标处于相应人体部位人体损伤生物力学试验结果范围内，则认为该零部件达到力学损伤性能的生物通真度要求。
可根据具体应用领域对假人部位生物道真度的要求.对假人相应部位的力学损伤性能进行标定。可进行单一特定加载工况下的标定测试，也可进行多种加载工况下的标定测试。5.2头部
5.2.1头部前额冲击标定测试
5.2.1.1测试对象及安装要求
本标定测试方法以整体假人为测试对象，适用于头部前额受到正向冲击的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。a)
检查假人头部组件是否有磨损、撕裂或其他损坏。4
b）在头部皮肤上标记撞击点，撞击点设置于鼻根点至头顶的中部。GB/T42712—2023
假人以坐姿放置于无背部支撑的水平表面（0°士0.5\）上。假人基于人体解学的正中欠状面e）
应保持竖直·偏转在土1以内·所有四肢水平向前延伸并平行于正中状面。头部前额冲击测试安装示意图见图2。
设置假人头部与人体解剖学垂直轴垦向前倾斜29士1°与解剖学垂直轴左右倾斜角度为d）
0°±0.5°
设置领部与假人所放置水平表而垂直.处于解剖学中立位置。e)
在头部质心处安装三向加速度传感器.测量假人头部质心处X、Y、之方向的加速度xuY和2。
在摆锤上沿其中轴线安装单轴加速度传感器，敏感轴方向指向碰撞方向·测量摆锤加速度an铺。
冲击器
座位表面
水半±0.5
图2头部前额冲击测试安装示意图2加载特性
头部前额冲击测试的加载方法如下。a
采用刚性摆锤冲击器冲击假人头部前额。摆锤冲击器的质量为23.4kg士0.1kg，冲击速度为2.00ms士0.05m/s。冲击接触面为圆形.直径为152mm土1mm。b)
测试时冲击器的接触平面与头部应以相同的正中欠状面对称。c)
同一部件两次测试时间间隔应大于60min。测量参数
头部前额冲击测试所测量的物理量如下：假人头部质心处X，YZ方向的加速度axay租az：a)
摆锤加速度4摄摄。
评价指标
在5.2.1.2的载荷内，对以下指标值进行评估判定：假人头部质心处合成加速度峰值：摆锤冲击器与假人头部碰撞接触力蜂值，接触力可通过摆锤质量乘以摆锤加速度计算获得。5.2.2面部冲击标定测试
测试对象及安装要求
本标定测试方法以整体假人为测试对象，适用人体而部受到正向冲击的工况。5
GB/T42712—2023
在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。a
检查头部组件是否有磨损、撕裂或其他损坏b)
在头部皮肤上标记撞击点·撞击点设置于上额硬骨板中缝线的中点。e
假人以坐姿放置于无背部支撑的水平表面（0士0.5）上，假人基于人体解剖学的正中欠状面应保持竖直，偏转在士1以内，所有四肢水平向前延伸并平行于正中矢状面。假人坐姿如图2所示。
设置假人头部与人体解剖学垂直轴呈0士0.5与解剖学垂直轴左右倾斜角度为0士1d)
设置颈部与假人所放置水平表面垂直，处于解部学中立位置。在头部质心处安装三向加速度传感器，测量假人头部质心处X，Y、Z方向的加速度axa和az。
在摆锤上沿其中轴线安装单轴加速度传感器.敏感轴方向指向碰撞方向，测量摆锤加速g)
度a视饰。
加载特性
面部冲击测试的加载方法如下。a）
测试采用刚性摆锤冲击器冲击假人面部，摆锤冲击器的质量为13.0kg土0.1kg，冲击速度为6.7m/s士0.05m/s：冲击接触面为圆形.直径为152mm土lmm。b)
测试时冲击器的接触平而与头部应以相同的正中失状面对称。同一部件两次测试时间间隔应大于60min。5.2.2.3
3测量参数
面部冲击测试所需测量的物理量如下：a)
假人头部质心处XY、Z方向的加速度axay和az：摆锤加速度α彻涤
评价指标
在5.2.2.2的载荷内，对以下指标值进行评估判定：假人头部质心处合成加速度峰值；摆锤冲击器与假人头部碰撞接触力峰值·接触力可通过摆锤质量乘以摆锤加速度计算获得。5.2.3头部正面跌落冲击标定测试5.2.3.1测试对象及安装要求
本标定测试方法以假人头部总成作为测试对象，适用头部受到正向冲击的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。以头部作为测试对象，并检查头部组件是否有磨损、撕裂或其他损坏。a)
测试时假人头部悬吊，并保证其与正中失状面对称。b)
在头部质心处安装三向加速度传感器，测量假人头部质心处X，Y、Z方向的加速度ax、a)e
加载特性
头部正面跌落冲击测试的加载方法如下。a)
释放假人头部，使其进行自由落体运动以冲击头部下方水平刚性板。6
GB/T42712—2023
假人头部跌落高度设置应使假人头部前额最低点距离下方水平刚性版表面为376mm士b)
1mm。
假人头部Y方向处于水平同时确保假人额头最低点在假人子最低点的下方12.7mm处。同一部件两次测试时间间隔应大于60min。d)
测量参数
头部正面跌落冲击测试所需测量的物理量包括假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度4x、4和az。
评价指标
在5.2.3.2的载荷内，对假人头部质心处合成加速度峰值进行评估判定。5.3颈部
颈部扭转标定测试
测试对象及安装要求
本标定测试方法以假人颈部总成为测试对象，适用颈部受到动态扭转力作用的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。a）
检查颈部组件是否有磨损、撕裂或其他损坏测试时将假人颈部总成沿人体解剖学垂直轴水平放置，并将其连接驱干与头部的两端连接于b)免费标准下载网bzxz
扭转载荷加载装置之上。
加载特性
颈部扭转测试的加载方法如下。在假人颈部两端施加扭转载荷.颈部旋转加载速度为500（）/s士5（)/s。a）
载施加中，假人颈部允许有轴向偏移。c)
同一部件两次测试时间间隔应大于30min。测量参数
颈部扭转测试所需测量的物理量如下：a)
假人颈部绕Z轴力矩；
假人颈部绕乙轴角速度：
扭转载荷加载装置旋转角度。
评价指标
在5.3.1.2的载荷内，对以下指标值进行评估判定：假人颈部绕2辅力矩；
一扭转载荷加载装置旋转角度。5.3.2颈部前屈标定测试
测试对象及安装要求
本标定测试方法以假人颈部总成为测试对象，适用颈部受到冲击作用向前屈曲的工况7
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