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原文传递汽车正面碰撞乘员约束系统匹配研究

论文题名：	汽车正面碰撞乘员约束系统匹配研究
关键词：	汽车正面碰撞;乘员约束系统;安全带;座椅;仿真分析模型;汽车碰撞;坐垫;安全气囊;参数灵敏度分析;头部损伤指标;试验结果;设计参数;调节机构;胸部;倾角;碰撞安全性;系统模型;系统理论;损伤概率;实车碰撞
摘要：	汽车碰撞安全性是当前国内研究的热门课题。汽车碰撞安全性研究的核心是研究如何使乘员和车外人员在碰撞中减少伤害和死亡。本文依据某轿车建立了乘员约束系统仿真分析模型，提出了新型的乘员约束理论，并据此开展了深入的研究。　　本文主要研究的内容有以下几个方面：　　 1、分析了当前国内外汽车乘员约束系统中安全带、安全气囊、安全座椅的发展动态，并根据汽车交通事故统计数据，得出当前汽车乘员约束系统在保护乘员的同时也存在乘员造成伤害的风险，有必要开发汽车智能乘员约束系统的结论。　　 2、分析了当前汽车智能乘员约束系统的发展动态，分析了当前汽车乘员约束系统（含智能乘员约束系统）存在的问题：①安全带约束不尽合理；②安全气囊的展开会对人体产生伤害；③汽车座椅未能在汽车正面碰撞中对乘员提供有效的保护。　　 3、本文提出新的汽车乘员约束系统理论及开发汽车正面碰撞座椅坐垫调节机构的设想，即在汽车正面碰撞前或碰撞中调节座椅坐垫使其增大与地板的夹角，对乘员能够承受较大载荷的髋部和腿部提供约束，以提高乘员约束系统的效率。并在此约束系统理论的指导下申请了《机动车碰撞安全座椅》发明专利。　　 4、在分析了台车碰撞试验系统中现有的吸能装置基础上，对台车试验中钢筋阻尼吸能器的波形复现原理进行了理论分析，研制开发出了钢筋阻尼吸能器，并根据单根钢筋阻尼力随台车位移变化特性曲线，提出了试验中的钢筋排布方案。试验结果表明该方案能够较好地再现实车碰撞试验波形。　　 5、采用MADYMO软件建立了包括汽车地板、防火墙、仪表板、加速踏板、搁脚板、风挡与车顶系统、A柱及内饰以及座椅等车体模型，建立了包括仪表板固定横梁、转向柱托架、倾角调整机构、压溃转向柱、转向盘等部件的转向系统模型，建立了包括气囊网格模型、气囊的折叠、安装等安全气囊模型，建立了包括安全带卷收器（含安全带预张紧和限力器）、高度调节器、固定的锚点带扣等安全带模型；选用MADYMO分析软件中自带的HybridⅢ男性第50百分位椭球假人进行定位；将以上模型按实车工况定位，定义各部件的特性、载荷等，定义各部件之间的接触，从而构建了完整的汽车碰撞分析乘员约束系统模型。该模型碰撞分析结果与实车碰撞试验结果基本吻合。　　 6、运用所建立的碰撞仿真分析模型进行不同座椅坐垫倾角仿真分析，结果表明在汽车碰撞时座椅坐垫倾角由10°增大到25°，能够使头部损伤下降21.4％，胸部损伤下降16.6％，而髋部损伤仅仅增加8.2％，腿部损伤依然较低。这说明，采用座椅坐垫倾角调节机构能够更好地对乘员提供碰撞保护。　　 7、选择安全带的刚度、安全带预紧器预紧量、限力器限力水平、气体发生器特性质量流率、气囊排气孔面积、气囊织物涂层的泄气率、坐垫的刚度这七个设计参数，采用ModeFRONTIER软件进行参数灵敏度分析，确定了乘员伤害指标的主要影响因数。　　 8、根据参数灵敏度分析结果，选用前六个项设计参数作为优化设计变量，选用胸部组合损伤概率Pcombine作为优化目标，采用头部损伤指标、胸部累积3ms损伤值与设计变量的响应面分析方法确定优化后的设计参数。使优化后相对于优化前乘员的头部和胸部的损伤指标有了显著地下降，而其他损伤值变化不大。头部损伤指标下降特别明显，达43.4％，使乘员的头、胸部受AIS4级以上的损伤概率由4.0％降为3.2％，大大提高了碰撞时乘员的安全性。　　最后，探讨了座椅坐垫倾角调节机构还需研究的问题。
作者：	葛如海
专业：	车辆工程
导师：	苏清祖
授予学位：	博士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文