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基于三岁儿童行人有限元模型的头部损伤机理研究
| 论文题名： | 基于三岁儿童行人有限元模型的头部损伤机理研究 |
| 关键词： | 道路交通事故;儿童行人;头部损伤;有限元模型 |
| 摘要： | 道路交通事故是威胁人类生命安全的严重因素之一。儿童身体在发育期以及有限的社会认知，使其在道路交通上显得更为弱势。受各方面因素的影响，目前关于儿童行人损伤的研究相对较少，而通过儿童行人有限元模型进行儿童交通损伤的研究是未来的发展趋势。因此，本研究利用有限元方法，建立三岁儿童站立和走姿两种姿态模型，研究在不同车型，不同碰撞速度以及不同站立姿态下对三岁儿童行人头部损伤影响具有现实意义，旨在为儿童行人保护提供理论依据。 本文参考Euro NCAP 行人模型认证技术公告TB024中规定的六岁儿童行人走姿和50th百分位行人走姿的姿态参数，通过对三岁儿童坐姿模型进行调整，得到具有详细解剖学特征的三岁儿童站姿和走姿两种有限元模型；在Pam-Crash软件中进行人-车碰撞仿真计算。将儿童行人有限元模型与FCR （Family Car），MPV（Multi-Purpose Vehicle and Superminis），RDS（Roadsters）和SUV（Sport Utility Vehicle）四种通用车型分别在30 km/h、40 km/h和50 km/h的速度下进行碰撞仿真试验。站姿和走姿有限元模型测试分别设置12组仿真试验，提取仿真试验的人-车接触力数据，头部接触力数据，头部质心合成加速度以及脑组织应力-应变参数等，研究四种车型对三岁儿童站姿模型和走姿模型的头部损伤影响。 在相同车速碰撞下，SUV车型测试的行人头部损伤最为严重；在同种车型碰撞中，走姿儿童行人的头部损伤比站姿儿童行人的头部损伤严重；车辆机盖前缘高度对三岁儿童行人头部的运动学响应有较大影响。在SUV车型测试中，三种车速试验下的站姿与走姿儿童的头部碰撞位置的WAD值分别为904.1mm和928.0mm。在MPV车型测试中，站姿儿童试验的WAD值随车速的增加保持不变，均为871.0mm。在FCR、RDS和MPV车型测试中，走姿儿童试验的WAD值随车速的增加而变大。通过WAD值可为儿童行人头部保护装置的设计位置提供参考依据。 本研究应用三岁儿童行人站姿和走姿有限元模型与四种代表性车型在三种不同碰撞速度下进行了行人-车辆碰撞仿真试验。研究成果对三岁儿童有限元模型的开发、儿童行人在碰撞过程中的头部损伤机理研究以及车辆前端部结构的设计具有理论意义与应用价值。 |
| 作者： | 何日祥 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 阮世捷;闫晓晓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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