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轿车前部斜角碰撞仿真及驾驶员损伤防护研究
| 论文题名： | 轿车前部斜角碰撞仿真及驾驶员损伤防护研究 |
| 关键词： | 轿车斜碰撞;汽车碰撞安全;驾驶员;有限元仿真;损伤生物力学 |
| 摘要： | 汽车碰撞安全问题在汽车工程领域的重要性日渐突出。据统计,在所有汽车与汽车的碰撞事故中,汽车发生正面碰撞的概率为16％,各种斜角碰撞的概率在23％左右。2005年我国道路交通事故统计中,前部碰撞占车与车事故总量的26.43％,引起的人员伤亡占伤亡总数的27.73％。由于使用全宽正面刚性墙碰撞的试验方法对于车身侵入造成的伤害方式无法充分评价,有必要将其与偏置碰撞及斜角碰撞试验结合以全面地评价车辆的正面碰撞安全性能。因此进行车辆斜角碰撞的研究,对减少交通事故伤害是有重要意义的。 本文目的在于通过对某量产型轿车进行30°斜角碰撞的整车有限元仿真分析,来研究驾驶员在斜角碰撞中的动力学响应及损伤机理,并提出相应的防护措施；再针对所采用的整车模型进行结构及局部刚度的改进以减少驾驶员损伤,对我国轿车前部碰撞安全性的研究内容作出补充。 本文总结了斜角碰撞的6种常见类型,找出驾驶员受伤风险较高的典型碰撞角度30°。总结了在斜角碰撞条件下驾驶员头部、颈部、胸部和下肢等部位的损伤生物力学基础理论。 文章首先使用已经过初步验证的50百分位HybridⅢ型假人与台车及某轿车前纵梁,建立斜碰撞有限元模型,使用有限元分析软件LS-DYNA,通过计算机仿真运算,分析了碰撞角度对碰撞脉冲进而对假人部分部位损伤的影响。 使用50百分位HybridⅢ假人,按照美国前碰撞法规FMVSS208中的斜角碰撞试验规范进行了整车的有限元仿真。首先对所用的整车有限元模型Ford Taurus对比其NCAC正面碰撞实验曲线进行了有效性验证,进而将假人与车辆模型(无气囊)结合建立30°斜角碰撞有限元仿真模型,使用LS-DYNA软件进行仿真运算。类似地又分别进行了正面碰撞、15°斜角碰撞及45°斜角碰撞整车仿真,并对车体加速度、车体侵入量及假人的各部位损伤参数等进行了研究。结果表明,相对正面碰撞,在斜角碰撞中,驾驶员的下肢比其它部位损伤风险更大,这是由于斜角碰撞模式下乘员舱遭受了更大的侵入量。 针对该车对假人下肢防护不足的情况对整车模型局部结构和刚度作出改进,提高了地板纵梁的刚度,以减小地板变形量；对副车架进行局部弱化以改变吸能区和乘员安全区之间的刚度匹配,并优化力的传递方向,达到减少侵入量的目的。进一步的仿真结果表明,改进后碰撞的强度并未发生变化,但车辆脚舱区域的侵入量有了明显的下降,假人大腿力下降了30％以上,左右脚踝转矩降低幅度分别达到40％和71％,下肢损伤风险大大降低了。从理论上来说,改进的措施是相当有效的。 |
| 作者： | 周航飞 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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