因为疫情在家办公了一段时间，笔者花了不少时间看电影，最近在重温 2014 年塞斯·罗根（Seth Rogen）主演的喜剧《邻居大战》。其中我印象最深刻的一个片段是罗根演的角色麦克被隔壁兄弟会恶搞。

麦克不满隔壁派对太吵而报了警，结果招来了兄弟会成员一系列的整蛊报复。麦克发现兄弟会偷了他妻子车上的气囊，感到非常不解，直到他坐上了恶作剧办公椅才意识到大事不妙。

办公椅上的气囊把麦克发射到了空中，撞上天花板又摔到办公隔间里。麦克像是布娃娃一样被甩飞，鞋都摔没了。（千万不要尝试危险动作！）

不如使用 Altair 的仿真软件来看看汽车气囊到底能不能在现实中实现这样的场景？

汽车气囊可以在 20-30 毫秒内完成充气，也就是以 320 千米/时的速度喷射。我们把气囊放在椅子和 200 磅的假人模型之间。

这里用的是高性能的非线性求解器 Altair Radioss™ 和首美公司的 Hybrid II 型 50 分位假人模型。为了观察气囊在 Z 方向施力后假人脊柱轴向的甩动，我们选择航空而不是汽车假人。

经过 Altair Radioss 求解器计算，我们的仿真假人被甩在空中，狠狠地撞向8英尺高的天花板。电影为了喜剧效果夸张了弹射过程，不过很准确地捕捉了气囊的物理表现。

电影和现实的唯一差别恐怕是主角受的伤。在 Altair Radioss 中，我们可以仿真出假人头部、颈部、脊椎所受的力。

从图1 能看出，头部加速度达到 250g 并且头部损伤标准值（HIC）超过 3500。在实际汽车碰撞测试里，加速度超过 80g 并持续 30 毫秒就被认为很危险了。HIC 值则不能超过 1000 。

图1：头部加速度和头部损伤标准值（HIC）曲线

图2 中，我们查看腰脊柱作用力来判断天花板会不会把假人撞出内伤。假人脊椎作用力达到了8千牛，尽管只持续了几微秒，8千牛相当于超过800千克的力量。

图2：腰脊柱作用力曲线

最后，图3 展示了颈部损伤标准（Nij）曲线。Nij 依据4 种脖子所受的力（拉伸、压缩、前倾、后翻）评估受伤风险。对于好的安全评定，工程师们通常期待小于 0.9 的 Nij 值。然而我们的结果达到了 1.2，对应着危及生命的风险。

图3：脖子剪切、轴向作用力以及力矩曲线

总结一下，我们的仿真结果和《邻居大战》里的特效大致吻合。不过受伤风险评估表明危险性极高！

还是之前那句话，千万不要尝试啊铁子们！千万不要尝试啊铁子们！千万不尝试啊铁子们！

用户可以通过 Altair 合作伙伴联盟获取首美假人有限元模型。这一系列高精度、经过实验验证的模型可以仿真碰撞中假人的反应和受伤风险。

使用 Altair Radioss 进行仿真可以帮助工程师更好地还原碰撞过程，优化结构防撞性和乘客安全，帮助加快开发进度并降低成本。