數十年來，汽車公司一直以安全為首，在廣告中展現汽車撞擊牆壁，而沒有損傷測試假人的場景。然而，由於汽車工程師和消費者現在非常在意汽車電氣化和自主性，乘客和行人安全也隨之變得至關重要。
雖然實體碰撞假人及其數位版本仍將持續使用，但許多汽車製造商也開始使用人體模型。日益複雜的安全系統和新的應用領域需要比目前市場上的模型更逼真的模型。此外，世界各地有一些安全認證機構正在致力建立使用合格人體模型的虛擬產品認證。Ansys LS-DYNA 非線性動力學結構模擬軟體的 Ansys 人體模型 - Hans應運而生。
與過去的碰撞測試假人相比，Ansys 人體模型 - Hans 更貼近真人。
假人並不假
自 1940 年代後期，美國空軍使用碰撞測試假人來試驗駕駛員固定工具和彈射系統，而自那時起，這種假人也使交通變得更安全。在此之前，空軍本來會用真人執行試驗，但安全試驗變得更嚴格，對真人來說也過於危險。有鑑於空軍成功使用假人，汽車製造商也開始製作自己的假人。
每個製造商都會根據自己的需求使用不同的假人，但 GM 的 Hybrid III 假人在 1997 年成為正面碰撞和安全氣囊安全合規性測試的業界標準。各種假人的目標都是盡可能準確地模仿人體，其重量、尺寸和比例與一般成人男性相似，但 Hybrid III 的表現最佳。汽車製造商配備加速計、電位計和負載傳感器，因此可測量車輛碰撞時所經歷的加速度、偏轉和力度。
但隨著技術的進步，研究人員累積的資料更多，對人體有更深入的瞭解，汽車安全規定也隨著知識的進步而增加。因此，WorldSID 和 THOR 等改良版新假人就登場了。碰撞測試的最新演進涉及虛擬人體模型。
Ansys的Hans人體模型是一種被動模型，適用於從汽車碰撞到運動傷害的各種顯式碰撞模擬。
大家好，我是 HANS
Hans 是一種逼真人體模型，比傳統的測試假人更接近人體。他是一種被動模型，適用於從汽車碰撞到運動傷害的各種外顯碰撞模擬。Hans 模型的第一版著重於肌肉骨骼系統，未來的版本將微調內部器官、脂肪組織以及關節和肌肉運動。Hans 是一位 30 至 40 歲的男子，他重約 77 公斤 (170 磅)，身高 176 公分 (5 英尺 9 英寸)。模型組織共有五層：
- 骨骼：包括皮質和海綿骨
- 結締組織：包括韌帶、關節囊和軟骨
- 肌肉和肌腱：製作成各個獨立的部分
- 內部器官和大腦：全都個別獨立
- 脂肪組織和皮膚：包括脂肪組織、真皮和表皮
Ansys人體模型 - Hans中的不同模型層 (從左到右)：骨骼、結締組織、肌肉和肌腱、內部器官和大腦，以及脂肪組織和皮膚
實體碰撞測試非常昂貴，製造商只能看出假人的外部發生什麼式，對內部反應的瞭解有限。Ansys 資深應用工程師 Alexander Gromer 表示：「但我們現在可以利用虛擬碰撞模擬，將 Hans 人體模型放入汽車中，看看人體內骨骼、肌肉和組織的狀況。」。
這種胸部衝擊可以顯示對肌肉的影響。
系統的大腦
儘管全身的傷害都必須納入考量，但不論是在哪種高強度碰撞情境，大腦都特別重要。骨折可以癒合，但大腦創傷的長期影響 (特別是在運動等情境中反覆受傷) 恐怕相當嚴重。汽車製造商可以製作大腦模型並模擬大腦在撞擊時於頭顱中移動的狀況，進而確認輕微車禍可能會導致一般的頭痛還是更危及的狀況。
Hans 團隊的應用工程師 Skylar Sible 表示：「如果把頭部想像成一顆蛋，那麼顱骨就是蛋殼，我們的大腦是蛋黃，而腦脊流體是蛋白。我正在追蹤大腦中的 12 個點，瞭解大腦如何隨著顱骨移動，進而更準確地為腦脊柱流體建模。」
Ansys LS-DYNA 非線性動力學結構模擬軟體中的 Hans 大腦模型 (左) 和腦部衝擊模擬 (右)
安全第一
Gromer 表示：「Hans 的目標是提供所有類型的安全應用所需的一切。無論是汽車碰撞事件中的乘客，或是行人的安全分析。」
使用數位模型可減少汽車製造商執行實體車輛碰撞測試的次數，從而節省時間和金錢。工程師可以觀察虛擬碰撞過程中發生的情況，進行調整，並再次測試，而不必實際製作出每個車輛零件的原型。而具備這些資料後，汽車製造商可以在未來幾年製造更好、更安全且更有效率的汽車。Gromer 說道：「我認為到了 2030 年，如果不進行這類模擬，就不可能獲得五星級的安全評測等級。」。
而汽車只是這一切的開始。Hans 團隊預計改善模型的功能，並接著納入國防、體育和健康醫療等領域的重要案件。
深入瞭解
深入瞭解 LS-DYNA 軟體的 Hans 模型 如何能夠協助您的模擬需求。
