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汽车与行人碰撞中头部和下肢的损伤防护措施研究
| 论文题名： | 汽车与行人碰撞中头部和下肢的损伤防护措施研究 |
| 关键词： | 发动机罩;减震胶;保险杠;损伤防护;车辆安全 |
| 摘要： | 由于没有十分有效的保护措施，行人往往成为事故中的易受伤害群体，致伤致死率相当高。根据事故统计表明，行人在事故中，主要的受伤部位是头部和下肢。所以，国内外车辆安全专家及研究人员对这两个损伤部位的防护工作进行了大量的研究。 本文重点在于分析行人与汽车碰撞中，汽车的前部结构对行人头部和下肢损伤所造成的影响，并研究相应的改进措施。 利用有限元的理论和LS_DYNA软件建立了成人和儿童行人头部冲击器与某款轿车前部结构碰撞的碰撞模型，并通过实验对所建的模型进行的验证，在此基础上分析了不同的发动机罩内外板的材料和厚度以及减震胶的材料特性和分布方式对头部损伤风险的影响；并通过改进发动机罩和翼子板过渡区域结构刚度提高头部保护性能。 利用多体理论与MADYMO软件建立三款典型车型的多面体模型，并分别建立儿童和成人多体假人与三款车模的碰撞模型。仿真计算在不同汽车前部结构和车速下，不同身高的行人与汽车碰撞的运动学响应时间，以此来分析弹出式发动机罩的在车型和车速上的适用范围；在某款轿车上对弹出式发动机罩进行简单的概念设计，通过仿真的方法对弹出式发动机罩的头部保护性能进行评估。 建立简单碰撞模型，对三种不同材料的缓冲吸能垫的吸能效率进行分析；选用合适的吸能材料，设计缓冲吸能垫和副保险杆，并通过实验设计和多目标遗传算法对其结构进行优化设计。 研究表明：在有充分变形空间的区域，HIC值会随着内外板的厚度增加而增加，而侵入量则反之；减震胶材料特性对HIC值和发罩的低阶固有频率的影响大于布胶离散度的影响，在满足模态要求的前提下，可以采用杨氏模量较小的减震胶，并且尽可能地提高布胶的离散度，减少胶对头部损伤的局部影响。从行人的运动学响应时间考虑，在兼顾保护不同身高的行人的前提下，sedan比SUV和MPV更适合装备弹出式发动机罩，并且弹出式发动机罩在车速上的适用范围应设置在20～50km/h。聚碳酸酯缓冲垫的吸能效率在三种常见的缓冲垫中最高，达到78.4％，能够以较小的变形量吸收更多的能量；由泡沫和聚碳酸酯的组成的双层结构缓冲吸能垫和副保险杆加强板的组合，经过结构优化能有效降低小腿的损伤风险。 |
| 作者： | 江楷涛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨济匡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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