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汽车-行人碰撞事故再现研究与应用
| 论文题名： | 汽车-行人碰撞事故再现研究与应用 |
| 关键词： | 交通事故;人车碰撞;事故分析;计算机仿真 |
| 摘要： | 汽车-行人碰撞事故是道路交通事故的主要类型。作为事故鉴定的重要工具，人车碰撞事故再现已经在汽车安全领域引起越来越多的关注。基于计算机仿真的人车碰撞事故再现具有准确性高、客观性强和内容丰富的优点，能够为事故鉴定、汽车安全设计和损伤生物力学研究提供科学依据。针对研究现状和实际需求，本文对人车碰撞事故再现所涉及的两个主要方面进行研究，即行人数字仿真假人和人车碰撞事故再现方法。 ⑴改进了现有的商业化行人假人模型和人车接触模拟方法，避免了原有的接触不稳定情况，增强了假人对载荷的适应能力，有助于将事故再现的适用车型范围扩大到平头汽车。然后，研究快速生成符合受害人体形特征的行人数字仿真假人的方法，建立了人机交互式的行人假人快速定制系统(CPMG)。该方法和系统以改进后的多刚体假人为参考基准，结合了我国在人体测量学方面取的研究成果，能符合中国人体形特征，满足国内实际应用的需求。最后，采用模块化的局部有限元假人的概念，提出了基于人体损伤特征的假人建模方法。该方法应用多刚体-有限元耦合仿真技术，对需要详细分析的人体部位用精细的有限元模型来代替常规的多刚体模型，在满足损伤分析对模型精度要求的前提下，确保一定的计算效率。基于上述方法，本文着重研究和开发了模块化的行人下肢有限元模型，对其进行局部冲击和整车碰撞试验验证，还将其与多刚体整体假人整合后应用于人车碰撞仿真。 ⑵对于事故再现方法的研究，一方面，从汽车-行人碰撞仿真分析的角度出发，研究车型、行人初始状态和体形特征对事故再现的影响，为实际应用和后续研究提供判断依据。具体来说，详细分析了不同车型的头部外形和接触刚度对碰撞结果的影响，提出了适合平头汽车的事故再现方法。行人初始状态分析主要考虑碰撞前初始姿态和速度对人体损伤和运动形式的影响。体形特征分析以身高、体重以及相关联的人体各部分体形参数为主要的分析因素，利用CPMG生成分析所需的各种假人。另一方面，结合基于人车停止位置和基于人体损伤的事故再现方法，研究了人车碰撞事故再现的优化问题，提出了适合动态数值仿真的事故再现自动优化方法。该方法以序列线性规划法作为核心优化算法，以商业化的优化工具MADYMO/Optimizer作为平台，根据多刚体动力学仿真结果自动判断并调整参数，极大地减少了人工干预次数和计算时间。 ⑶将上述研究成果应用于一批真实案例的事故再现。其中，本文有针对性选择6起真实事故为例，结合实际应用详细介绍事故再现的方法和过程，并且通过真实事故数据验证结果的可行性，考察不同方法对于各种类型事故的适应能力。 |
| 作者： | 申杰 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 金先龙 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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