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基于ECE R129法规的正面碰撞儿童增高座椅和安全带参数研究
| 论文题名： | 基于ECE R129法规的正面碰撞儿童增高座椅和安全带参数研究 |
| 关键词： | 汽车安全带;增高座椅;参数优化;儿童乘员 |
| 摘要： | 随着我国的汽车数量日益增加，越来越多的家庭选择汽车出行，因此道路交通安全事故数量持续攀升。但由于我国儿童约束系统使用率较低、误用情况严重等问题，越来越多的儿童在交通事故中受伤甚至死亡。近年来，国内外对于幼儿用的儿童安全座椅研究日趋重视，但针对中、大龄儿童的增高座椅研究还不够完善。本文将儿童增高座椅作为研究对象，对增高座椅和安全带的不同参数进行研究和优化，以提高对儿童乘员的保护效果。 本文详细解读了欧洲ECE R129法规各个方面的内容和要求，并基于法规要求选用Q系列6岁儿童假人进行正面碰撞的台车试验。通过CATIA软件建立儿童增高座椅简化的三维模型，同时在HyperCrash软件中完成整个儿童增高座椅正面碰撞仿真模型的建立。使用RADIOSS求解器进行模型计算，通过对比试验结果，验证了仿真模型在运动学响应和动力学响应方面的有效性。 选取了儿童增高座椅壳体厚度、坐垫角、头枕高度和腰带导向件位置这四个参数作为研究对象，选取儿童假人3ms头部合成加速度aH、3ms胸部合成加速度aC、上颈部拉力FZ和头部水平位移Hx作为主要的损伤评价指标，进行儿童增高座椅正面碰撞保护效果的单因素研究。结果表明：在正面碰撞过程中，最佳的增高座椅壳体厚度水平为6.0mm，最佳的增高座椅坐垫角水平为1°，最佳的增高座椅头枕高度区间为20-30mm，最佳的增高座椅腰带导向件相对位置区间为0-5mm。 通过正交试验和方差分析筛选出显著性较高的参数，利用Matlab软件建立儿童损伤评价指标的响应面近似模型，并基于NSGA-II遗传算法进行多目标优化。结果表明：儿童增高座椅壳体厚度和头枕相对高度为比较显著的两个因素，最佳优化方案是增高座椅壳体厚度为6mm，头枕相对高度为29mm。相比于原始模型，优化后儿童假人3ms头部合成加速度aH降低了18.9%，3ms胸部合成加速度aC降低了20.1%，上颈部拉力FZ降低了19.2%。头部水平位移Hx降低了10.1%。 选取了汽车安全带的织带刚度、肩带约束路径和腰带约束路径这三个参数作为研究对象，并定义了综合损伤指标WIC。通过仿真试验和台车试验进行研究，结果表明：在正面碰撞过程中，各个因素分别在安全带织带刚度为原始模型0.7倍、肩带在增高座椅上的约束路径为路径B（肩带经过腰带导向件上方）、腰带约束儿童假人大腿时，各个损伤评价指标最小；而肩带在儿童假人上的约束路径对保护效果没有显著影响。 最后，提出了儿童假人下潜和颈部损伤风险的评估规则。下潜风险可以通过腰带相对位置以及假人头部和骨盆的水平位移进行评估；颈部损伤风险可以通过上颈部拉力和弯矩进行综合评估。 |
| 作者： | 施袁华 |
| 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 |
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