基于行人腿部保护的轿车前端结构的仿真分析

摘要

近年来随着经济的快速发展，汽车的保有量大幅增加，行人保护也逐渐成为道路安全性研究的热点。在行人与汽车的碰撞事故中，行人腿部是最易受伤的部位之一，因此基于行人腿部保护的汽车前端结构的研究具有重要意义。
　　本文在深入了解国内外汽车碰撞安全性研究的现状和方法后，依据市场上某款车型，以及EEVC等行人保护法规的有关规定，建立相关的有限元模型，应用计算机仿真模拟的方法研究行人与汽车相撞的安全性问题。
　　首先对腿部的生物力学特性和耐受极限进行分析，陈述腿部损伤的评价标准及方法，根据腿部的生理构造等知识利用三维软件ProE建立行人腿部模型，并且依据行人保护法规EEVC对建立的腿部仿真模型进行静态弯曲试验、静态剪切试验以及动态冲击试验，验证仿真模型的有效性。
　　然后依据轿车前端的基本结构，建立有效的简化模型用以仿真研究，利用HyperMesh和LS-DANY等有限元分析软件进行汽车与行人的碰撞仿真研究，得出轿车前端各结构参数对行人腿部损伤的影响。
　　最后根据仿真得出的各参数，针对轿车前端结构在行人腿部保护方面存在的不足，本文对重要构件进行优化，优化后的汽车前端结构很大程度上减轻对行人腿部造成的损伤，行人腿部保护性能得到提高，优化效果显著，同时说明基于行人腿部保护的前端结构优化是合理有效的。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 行人保护法规及研究方法

1.4 汽车前端结构的发展趋势

1.5 课题研究的主要内容

第2章 碰撞研究的有限元理论基础

2.1 显式非线性有限元方程

2.2 显性非线性方程中的空间和运动时间离散

2.3 接触-碰撞算法

2.4 本章小结

第3章 行人腿部有限元建模与有效性验证

3.1 行人腿部损伤机理分析

3.2 行人腿部模型的建立

3.3 行人腿部模型的有限性验证

3.4 本章小结

第4章 轿车前端结构碰撞仿真与参数分析

4.1 轿车前端结构的基本组成

4.2 碰撞系统中轿车模型的建立

4.3 前端结构中各部件的模型设计分析

4.4 基于前端简易模型的碰撞仿真分析

4.5 本章小结

第5章 基于行人腿部保护的轿车前端结构优化

5.1 前端结构中吸能块的优化设计

5.2 保险杠下部缓冲结构优化

5.3 吸能盒的优化设计

5.4 发动机罩前缘的优化设计

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢