车辆-行人事故中风挡玻璃裂纹破损特性的研究

摘要

行人是典型的道路弱势使用者，在各类道路交通事故中，行人事故的死亡率以及损伤率一直高居不下，因此行人保护正逐渐成为汽车正向开发过程中的重要考察要素。我国于2009年推出国标《汽车对行人的碰撞保护》作为推荐性标准使用，说明我国也加快了行人保护研究的步伐。汽车前风挡玻璃作为与行人头部接触的主要汽车部件，其吸能特性及破坏形态对于行人保护和事故重建具有重要意义。本文对某乘用车风挡玻璃在头型冲击器下的动态冲击特性进行试验及仿真分析，并针对风挡玻璃建模方法及裂纹扩展特性展开数值研究。
　　基于国标《汽车对行人的碰撞保护》，完成头型冲击器的结构设计，建立其三维几何模型。在HYPERMESH和LS-DYNA耦合环境中，建立头型冲击器的六面体单元有限元模型。利用试错法，确定人造头皮的材料参数。结合 EEVC法规，对所建头型冲击器有限元模型进行动态跌落实验及侧面冲击实验，验证头型冲击器的动力学响应性能以及生物保真性，分析悬吊角度以及共轴度对侧面冲击实验的影响。
　　搭建头型冲击器冲击汽车前风挡玻璃试验的简易试验台。试验得到了头型冲击器冲击风挡玻璃时，头型冲击器的运动特性、加速度时间历程曲线以及风挡玻璃裂纹扩展特性。
　　对比分析PVB中间膜的不同力学模型，综合多种建模方法，建立单层、双层、三层以及PVB膜粘弹性、弹塑性等四种有限元模型，对比不同建模方式下头型冲击器的加速度时间历程曲线。
　　建立头型冲击器冲击风挡玻璃的有限元模型。分析影响裂纹扩展特性的因素，探究碰撞角度、碰撞位置、碰撞速度以及PVB膜厚度对裂纹形态、最大环形裂纹半径以及行人头部损伤HIC值的影响。基于数学回归分析法，建立风挡玻璃边点、角点及中心点处碰撞速度与最大环形裂纹半径之间的相关关系。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 行人保护法规及主要研究内容

1.3 风挡玻璃国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 基于行人保护的头型冲击器研究

2.1头型冲击器设计

2.2 头型冲击器六面体单元有限元模型的建立

2.3 头型冲击器有限元模型有效性验证

2.4 头型冲击器有限元模型灵敏度分析

2.5 本章小结

第3章 风挡玻璃动态冲击特性的实验研究

3.1 风挡玻璃基本特性

3.2 冲击试验台搭建

3.3 风挡玻璃动态冲击特性试验

3.4 本章小结

第4章 风挡玻璃裂纹破损特性的仿真研究

4.1 PVB夹层玻璃的力学特性

4.2 风挡玻璃仿真模型建立

4.3 仿真分析

4.4 本章小结

第5章 裂纹扩展因素及行人损伤的数值研究

5.1 头部损伤机理及评价指标

5.2 裂纹破损特性的数值研究

5.3 基于裂纹破损特性的事故车辆车速模型

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢