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汽车前防撞杆及挡风玻璃对行人损伤防护的影响研究
| 论文题名： | 汽车前防撞杆及挡风玻璃对行人损伤防护的影响研究 |
| 关键词： | 防撞杆;碰撞仿真;挡风玻璃;损伤重建;汽车安全 |
| 摘要： | 行人作为最易受伤害的道路交通使用者，在汽车－行人事故中致伤和死亡率极高。同时，旨为保护行人的汽车前部结构改进和主被动结合新技术开发等研究工作也得到相继展开。在国内，用于防止低速碰撞造成车体损坏的汽车前部防撞杆结构在厢式车和SUV上日渐增多，但各式各样防撞杆的行人保护性能却缺乏应有考虑；同时，挡风玻璃因其刚度低，导致研究者对其造成的行人颅脑损伤缺乏足够的重视。因此研究汽车前防撞杆与挡风玻璃对行人损伤的影响具有现实意义。 本文旨在分析防撞杆结构对行人头部及下肢的损伤影响，进而提出基于行人保护的防撞杆结构设计。并且基于事故分析，研究行人头部碰撞汽车挡风玻璃时的颅脑损伤。 首先，本文提取了深入的事故调查研究中的5起典型的厢式车碰撞行人事故，其中3例事故车辆安装有钢制防撞杆。利用多体动力学软件MADYMO建立了相应的汽车和防撞杆模型，并对事故进行了重建研究。对比安装防撞杆车辆与未安装防撞杆车辆的重建结果，发现车辆安装钢制防撞杆将增加行人下肢骨折的风险。 其次，本文分别建立了厢式车金属制防撞杆、SUV金属制防撞杆和ABS塑料防撞杆有限元模型，并利用小腿冲击器仿真碰撞试验考察了其小腿保护性能。研究结果表明，与车辆原保险杠系统相比防撞杆结构有助于减小下肢膝关节的剪切位移和弯曲角度；钢制和铝合金制防撞杆明显增加小腿碰撞时的胫骨加速度，而SUV车型ABS塑料防撞杆能较全面预防小腿损伤。 然后，利用MADYMO软件建立了汽车/防撞杆－行人碰撞简化模型，通过定义不同的防撞杆相对车体位置，分析了防撞杆结构参数对50百分位行人头部及下肢的损伤影响。研究结果显示，防撞杆上端高度越高或者防撞杆向外倾斜，头部损伤风险都增加；合理设计防撞杆结构将降低防撞杆对行人带来的额外伤害。 最后，本文运用人体颅脑有限元模型和EEVC WG17成人头锤对11例行人头部碰撞汽车挡风玻璃事故进行损伤重建，分析挡风玻璃对颅脑损伤的影响。研究表明，挡风玻璃周边框架易造成严重颅脑损伤；挡风玻璃中间区域刚度低不易导致颅骨损伤，但可能造成不同严重程度的脑损伤。 本文为规范汽车前防撞杆的安装及行人友好型防撞杆的设计提供了有效的方法和思路；关于挡风玻璃对颅脑损伤影响的研究结果可以作为汽车挡风玻璃区域结构改进作参考。 |
| 作者： | 郭伟洪 |
| 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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