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原文传递基于汽车侧面碰撞的3岁儿童乘员损伤防护研究

论文题名：	基于汽车侧面碰撞的3岁儿童乘员损伤防护研究
关键词：	汽车侧面碰撞;儿童乘员;损伤防护;仿真分析
摘要：	随着我国经济的快速发展，汽车保有量以及机动车驾驶人数的显著增加，我国的交通安全形势不断加剧。我国二胎政策的实施，使儿童数量增加成为可能，作为弱势群体的儿童乘员的保护迫在眉睫。虽然我国 GB27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》已经得到了强制性实施，但基于汽车侧面碰撞的儿童乘员安全性没有纳入法规体系，相关的研究匮乏。因此，为了提高汽车侧面碰撞中儿童乘员的安全性，对汽车侧面碰撞儿童试验评价方法以及3岁儿童乘员安全防护进行研究具有重要意义。　　本文根据法规以及试验验证了3款不同结构的儿童约束系统模型有效性，作为后续研究的基础。基于UN R129法规建立了采用吸能管装置的台车侧面碰撞仿真试验模型，对门板进行了材料试验验证，同时验证了该试验方法的可行性。该方法虽然可行，但重复性较差，需要针对不同座椅模型对台车质量进行调试。因此，基于此研发了采用速度曲线的台车侧面碰撞仿真试验方法，对比两种试验方法中 CRS的速度曲线及儿童假人的损伤值，发现两种方法是等效且均是有效的。对比发现，采用速度曲线的台车侧面碰撞仿真试验方法重复性好，具有很好地实用性。此方法将为今后的儿童乘员损伤防护研究及儿童约束系统设计方法提供一定的指导意义。　　在采用吸能管装置的台车侧面碰撞仿真试验方法的基础上，采用Q系列3岁儿童假人和3种不同儿童约束系统（汽车安全带固定的五点式背带CRS、ISOFIX固定的五点式背带CRS、汽车安全带固定的护板型CRS）有限元模型，对3岁儿童乘员侧面碰撞中的损伤风险进行了研究。运动学响应表明，0ms时刻儿童假人随 CRS和台车一起向左运动。30ms时刻车门与CRS发生碰撞，儿童假人开始向右运动，同时儿童假人头部发生侧屈，之后头部随躯干向右运动。损伤结果表明，ISOFIX座椅约束条件下的儿童假人头部损伤值最大，其HPC15和头部加速度（3ms）分别为2085.0和171.7g。除三点式座椅约束条件下的儿童假人，接近3岁儿童的损伤耐受极限外，其他两种工况下的儿童假人的胸部合成加速度（3ms）和颈部弯曲值均大大超过3岁儿童的耐受极限值，可见侧面碰撞中儿童乘员的胸部和颈部易受到严重损伤。　　基于U-NCAP标准建立了整车侧面碰撞仿真试验，采用Q系列3岁儿童假人和3种不同儿童约束系统有限元模型，对3岁儿童乘员侧面碰撞中的损伤风险进行了研究。运动学响应表明，由于整车侧面碰撞中整车有一个绕B柱旋转的运动，导致整车侧面碰撞的儿童假人的运动学响应及损伤结果与台车侧面碰撞存在差异性。随着MDB与整车发生碰撞，儿童假人和CRS由于惯性向左侧运动。在60ms，儿童假人和CRS一起与变形的车门发生接触，同时儿童假人躯干受到 CRS的力的作用改变运动方向，儿童假人头部由于惯性发生侧屈。90ms时刻，儿童假人髋部最先运动到右侧最大位置，儿童假人躯干和四肢绕髋部作一定的旋转运动。之后儿童假人随 CRS一起向右侧运动。损伤结果表明，三点式座椅约束条件下的儿童假人头部损伤最严重，其 HPC15和头部加速度（3ms）分别为554.5和82.1g。3种工况下的儿童假人的胸部加速度（3ms）均超过了参考值55g，可见侧面碰撞中儿童假人胸部易受到严重损伤。
作者：	杨阳
专业：	车辆工程
导师：	韩勇;陈治宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	厦门理工学院
学位年度：	2016
正文语种：	中文