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汽车侧碰撞中3岁儿童乘员的损伤风险分析及防护研究
| 论文题名： | 汽车侧碰撞中3岁儿童乘员的损伤风险分析及防护研究 |
| 关键词： | 汽车侧面碰撞;损伤风险分析;优化设计;有限元仿真;儿童约束系统 |
| 摘要： | 在侧碰撞中,由于被撞车门的侵入而产生的直接载荷,使坐在碰撞侧的儿童乘员受到严重损伤和致命损伤的风险大大提高。正确使用儿童约束系统是减少碰撞中儿童损伤或死亡风险的有效方法。而儿童乘车安全性受到儿童约束系统的特性和汽车内饰件等因素的综合影响。因此,为了提高我国儿童乘车的安全性,开展对汽车侧面碰撞中儿童乘员的损伤风险分析及损伤防护的研究工作具有重要意义。 本文应用有限元和多刚体耦合的子结构方法建立了三岁儿童侧面碰撞仿真分析模型,并通过台车试验结果对模型进行了验证。在此基础上建立了三岁儿童乘员四种约束方案的计算机分析模型:(1)儿童假人无CRS约束,无侧面安全气囊；(2)儿童假人无CRS约束,有侧面安全气囊；(3)儿童假人有CRS约束,无侧面安全气囊；(4)儿童有CRS约束,有侧面安全气囊。通过对比四种情况下儿童假人的运动学和动力学响应来分析侧面气囊和CRS降低三岁儿童乘员在汽车侧碰撞中损伤风险的效率。 针对目前儿童约束系统的研究工作主要集中在儿童座椅设计参数的改进、儿童座椅不同固定方式的比较,对于儿童座椅与汽车车门内饰、座椅、安全气囊等参数的优化配置缺乏深入研究的情况,本文采用多目标遗传算法对侧碰撞中儿童约束系统进行优化设计。运用正交试验设计方法分析了相关设计参数的敏感性,进而建立优化目标的回归代理模型,最后利用基于Pareto最优解的多目标遗传算法进行优化求解。 研究结果表明:儿童约束系统和安全气囊的配合使用能显著降低儿童乘员的损伤风险,单独使用侧面安全气囊对儿童乘员在侧碰撞中的保护效果不如单独使用儿童约束系统的情况,而仅使用侧面气囊并没有增加儿童约束系统头部的损伤风险,不使用任何约束的儿童乘员乘车时的损伤风险是最高的。 对儿童约束系统的优化分析确定了该儿童约束系统主要设计参数侧面气囊的泄气率常数为0.06,儿童座椅的上固定点位置-0.25m,座椅下固定织带的刚度系数0.5。在最优设计配置条件下得到的儿童头部合成加速度峰值比初始值下降了38％。本文的研究结果对国内的儿童乘员在侧碰撞中损伤防护研究具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 张超尘 |
| 专业： | 机械工程 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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