轿车偏置碰撞前排驾乘人员损伤特征仿真研究

摘要

汽车碰撞安全是车辆安全性测试评价的强制指标，也是保证驾乘人员生命及财产安全的重要保障。汽车安全事故对我国经济、人民及财产安全造成了巨大的损害。因此，车辆设计人员在提高事故前的预防能力与降低事故后的车内乘员损伤程度等方面做了大量研究。目前通过整车碰撞试验、台车碰撞试验以及计算机模拟等试验以提高车辆结构耐撞性与优化乘员约束系统等方面的研究较多，而在带驾驶员和前排乘员假人模型的整车偏置碰撞仿真方面的研究却较少。
　　本文运用美国LSTC公司的LS-PREPOST软件对驾驶员与前排乘员两个男性标准HybridⅢ50th假人进行定位与姿势调整。利用HYPERMESH软件建立安全气囊模型、三点式安全带模型，依据正面40％重叠可变形壁障碰撞试验程序(C-NCAP)和正面25％小偏置碰撞测试方法((Ⅱ)HS)，将两个标准假人、三点式安全带、安全气囊及可变形壁障等模型与轿车有限元模型进行匹配，对整车模型进行物理属性、边界条件及控制选项设置，建立带驾驶员和前排乘员假人的某轿车正面40％与25％偏置碰撞模型。根据轿车正面40％偏置碰撞仿真结果，分析整车运动情况、整车A柱加速度、整车B柱加速度、关键结构变形以及假人头部、胸部、颈部及大腿等重要部位的损伤指标。依据正面40％可变形壁障偏置碰撞试验(C-NCAP)中前排乘员与驾驶员的伤害评价指标（低性能限值和高性能限值），对驾驶员与前排乘员假人的头部、胸部、颈部及大腿等部位进行损伤特征对比分析。结果表明在整车正面40％偏置碰撞中，驾驶员比前排乘员受伤害的概率大，其头部、胸部及大腿的损伤情况较严重，但其颈部损伤程度较轻。依据美国公路安全保险协会提出的补充性乘用车25％小偏置碰撞试验方法进行前排乘员和驾驶员损伤特征仿真研究。结果同样表明轿车小偏置碰撞中驾驶员比前排乘员的致伤率高;驾驶员头部更容易与转向盘侧车门内饰板总成和转向盘左侧边缘撞击;三点式安全带的肩带对驾驶员胸部的挤压变形量偏大，而转向盘侧乘员的大腿、小腿及脚部致残的危险性比其他乘员都偏高。本文关于轿车偏置碰撞的驾驶员与前排乘员损伤特征研究结论，对降低轿车偏置碰撞前排乘员伤害程度的车辆结构设计、前排乘员和驾驶员损伤特征预测以及正向开发中车辆被动安全系统的测试评价具有一定的理论参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 汽车正面碰撞安全性研究背景及意义

1．1．1 汽车正面碰撞安全性研究背景

1．1．2 汽车正面碰撞安全性研究意义

1．2 国内外研究及应用现状

1．2．1 国外研究及应用现状

1．2．2 国内研究及应用现状

1．3 汽车正面偏置碰撞安全性测试与评价

1．4 主要研究方法及内容

1．4．1 研究方法

1．4．2 主要研究内容

第二章 汽车有限元理论与驾乘人员损伤特征

2．1 汽车有限元基本理论

2．2 汽车偏置碰撞驾乘人员损伤特征

2．2．1 头部结构与损伤特征

2．2．2 颈部结构与损伤特征

2．2．3 胸部结构与损伤特征

2．2．4 大腿结构与损伤特征

2．3 本章小结

第三章 驾驶员与前排乘员约束系统建模

3．1 汽车碰撞安全仿真软件简介

3．1．1 前后处理软件

3．1．2 汽车碰撞仿真软件LS-DYNA

3．2 前排驾乘人员约束系统建模

3．2．1 标准Hybrid Ⅲ 50th假人定位与姿势调整

3．2．2 三点式安全带建模

3．2．3 安全气囊建模

3．3 本章小结

第四章 建立带前排驾乘人员的轿车偏置碰撞模型

4．1 整车有限元模型的建立流程及原则

4．1．1 建模流程

4．1．2 选取单元类型

4．1．3 单元尺寸与质量

4．2 建立整车偏置碰撞模型

4．2．1 整车几何模型

4．2．2 模型格式转换与网格划分

4．2．3 建立偏置壁障模型

4．2．4 模型物理属性定义

4．2．5 模型边界条件定义

4．2．6 控制输出设置

4．3 整车偏置碰撞模型验证

4．4 本章小结

第五章 轿车40％偏置碰撞驾驶员与前排乘员损伤特征研究

5．1 整车40％偏置碰撞安全性研究

5．1．1 整车运动分析

5．1．2 整车B柱加速度分析

5．1．3 整车A柱变形分析

5．1．4 前围板分析

5．2 驾驶员与前排乘员损伤特征研究

5．2．1 头部损伤特征分析

5．2．2 颈部损伤特征分析

5．2．3 胸部损伤特征分析

5．2．4 大腿损伤特征分析

5．3 本章小结

第六章 轿车25％小偏置碰撞前排驾乘人员损伤特征研究

6．1 整车25％小偏置碰撞试验标准及要求

6．2 整车25％小偏置碰撞仿真模型建立与验证

6．3 仿真结果分析

6．3．1 整车加速度响应分析

6．3．2 假人头部响应分析

6．3．3 假人胸部响应分析

6．3．4 假人大腿骨关节损伤分析

6．4 整车40％与25％小偏置碰撞前排驾乘人员损伤性对比分析

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果