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原文传递前置护体式安全座椅儿童腹部及胸部损伤参数优化研究

论文题名：	前置护体式安全座椅儿童腹部及胸部损伤参数优化研究
关键词：	汽车座椅;儿童乘员;前置护体;腹部伤害;胸部伤害;优化设计
摘要：	随着我国汽车工业的发展，乘车安全越来越受到相关行业的重视，这其中，儿童乘员由于其独特的生理特征，在交通事故中往往比成人更容易受到伤害。在欧洲最新出台的ECE R129法规中，不仅提高了儿童约束系统的使用标准，同时加入了腹部压力，胸部压缩量等新的损伤指标要求。本文以某款前置护体式儿童安全座椅为研究对象，针对儿童乘员的腹部与胸部伤害展开研究，提高其碰撞安全性。　　在ECE R129法规的前提下，建立了Q系列三岁假人的正面碰撞仿真模型，并通过台车试验验证模型的有效性。以前置护体安装高度位置（相对于假人H点位置）、前置护体自身高度、前置护体加强肋板刚度以及泡沫材料刚度四个因素为研究对象，进行该款儿童安全座椅的正面碰撞仿真分析。采用正交试验设计寻找对儿童腹部和胸部损伤影响显著的因素，对影响显著的因素进行全因子试验，并在此基础上构造损伤指标的近似模型，通过基于遗传算法的多目标优化寻找损伤指标最优的参数组。研究结果显示：使该款安全座椅达到最优保护效果的前置护体安装高度位置区间为0-20mm，前置护体自身高度区间为157-190mm，加强肋板厚度区间为2.5-3.5mm，泡沫材料刚度系数区间为1.0-1.5。对儿童假人损伤影响显著的因素为前置护体安装高度位置与前置护体自身高度，当前置护体安装高度为0mm时，其底部能够很好的约束在假人盆骨最下端位置；前置护体自身高度为190mm时，其顶部能够很好的约束在假人的胸部最上端位置。因此假人的最大腹部压力降低了16.3%，最大胸部压缩量降低了9.1%。　　对座椅结构对假人腹部和胸部损伤的影响进行研究，以座椅坐垫倾角与坐垫壳体刚度为研究对象，采用全因子试验的方法进行研究。结果表明：坐垫倾角和刚度越大，对儿童乘员的保护效果越好。当倾角为30°，壳体厚度为4mm时，坐垫产生的变形最小，同时假人出现的下潜趋势最不明显，因此假人的最大腹部压力降低了6.5%，胸部3ms加速度降低了6.1%。为了解决该款儿童安全座椅在使用车用三点式安全带绑定前置护体时出现的儿童左右两侧腹部损伤不均的问题，建立了三种前置护体不同安装方式下的仿真模型。结果表明：当前置护体直接固定安装在座椅壳体结构上时，儿童假人左右两侧腹部损伤一致，同时可以有效的避免儿童乘员在碰撞过程中出现“下潜”现象，其中最大腹部压力减小了14.1%，最大胸部压缩量减小了11.1%。最后，建立该前置护体式儿童安全座椅的综合优化仿真模型，综合优化后的假人最大腹部压力为1.12Bar，优化程度达到39.13%；假人胸部压缩量为27.84mm，优化程度达到26.39%。　　对前置护体式安全座椅对儿童腹部和胸部损伤参数的优化研究得出结论：在正面碰撞中减小儿童腹部与胸部损伤的最关键之处在于：1）前置护体需约束在儿童乘员的盆骨部位，避免在碰撞过程中儿童出现“下潜”现象；2）通过将约束部位扩散到儿童胸部的方式可以有效的分散碰撞冲击载荷，减小儿童乘员的腹部和胸部损伤。
作者：	王海涛
专业：	车辆工程
导师：	张学荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文