基于多刚体动力学的汽车-摩托车碰撞过程仿真分析

摘要

随着汽车工业及交通运输业的不断发展，世界各国汽车交通事故数量呈逐年上升趋势，如何更加可靠准确地分析日益复杂、严重的事故状况是交通事故鉴定研究不断努力的方向。在大量汽车碰撞事故中，汽车与摩托车碰撞事故占有很大比例。由于摩托车骑车人身体直接暴露在外，没有车身保护，一旦发生事故，人员死伤率极高，事故分析及责任认定的难度也相对较大。而汽车车速鉴定是正确判定事故责任，解决事故纠纷的关键之一。
　　在实际的摩托车事故鉴定中常常利用抛距再现的结果与骑车人相对汽车的不同位置、碰撞后骑车人与摩托车的相对停定位置以及事故车辆制动情况等因素结合起来，进行综合判断。但此类事故处理方法有一定局限性，如质点平抛模型精度不高、车速估计范围过大，轮胎路面痕迹信息越来越不易获取等。如何准确直观的再现摩托车事故过程，是交通事故鉴定领域的难点。
　　本文针对国内外研究现状和事故鉴定的实际需求，提出了一种可准确直观再现摩托车事故碰撞过程的新方法：
　　首先，根据我国道路交通事故的实际状况，对摩托车碰撞事故发生原因、碰撞类型、特点及运动学特性进行了详细研究，分析其主要过程形态，确定下文碰撞仿真所针对的多发碰撞形式；阐述了碰撞事故人体损伤机理及指标，为依据碰撞中人体损伤伤情准确分析车辆碰撞位置及佐证碰撞车速鉴定结果，构建并验证碰撞模型的准确性作准备。
　　其次，在研究了多刚体动力学原理和计算方法后，参照实际交通事故车辆及伤员基本特征参数，通过ADAMS软件建立了车辆及人体的多刚体模型及车辆碰撞模型，并对建立的模型及其相互间的力学关系定义后进行碰撞仿真试验，分析仿真试验结果后推导得出摩托车及骑车人抛距与碰撞车速之间的函数关系，为车速鉴定提供快速计算模型。
　　最后，通过对两起典型道路交通事故案例现场勘查数据及仿真碰撞结果数据对比，验证了模型的准确性、可靠性，模型仿真结果与实际情况吻合较好，可用于实际摩托车碰撞事故鉴定分析。

目录

基于多刚体动力学的汽车－摩托车碰撞过程仿真分析

IMPACT PROCESS ANALYSIS OF VEHICLE-MOTORCYCLE BASE ON MULTI-RIGID-BODY DYNAMICS

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究的社会背景、目的和意义

1.1.1 课题研究的社会背景

1.1.2 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状与分析

1.2.1 国外摩托车碰撞研究概况

1.2.2 国内摩托车碰撞研究概况分析

1.3 主要研究内容

第2章 摩托车碰撞事故过程及人体损伤分析

2.1 摩托车碰撞事故形态

2.1.1 摩托车碰撞事故成因

2.1.2 摩托车碰撞事故类型

2.1.3 摩托车碰撞事故特点

2.1.4 摩托车碰撞事故运动特性分析

2.2 人体碰撞损伤分析

2.2.1 人体碰撞损伤分类

2.2.2 人体损伤机理

2.2.3 人体损伤指标与耐受极限

2.3 本章小结

第3章 碰撞仿真基本理论

3.1 多刚体系统动力学理论

3.2 多刚体系统运动学的理论基础

3.3 多刚体系统动力学基本原理和计算方法

3.3.1 多刚体系统动力学基本原理

3.3.2 多刚体系统动力学的计算方法

3.4 多刚体动力学软件ADAMS

3.4.1 ADAMS建模基础

3.4.2 ADAMS运动学分析

3.4.3 ADAMS动力学分析

3.5 本章小结

第4章 汽车－摩托车碰撞事故仿真分析

4.1 车辆多刚体模型建立

4.1.1 车辆结构和尺寸参数

4.1.2 车辆刚度特性定义

4.1.3 车辆模型建模

4.2 骑车人多刚体模型建立

4.2.1 人体模型基本参数

4.2.2 人体各体段惯性参数

4.2.3 人体模型运动关节及刚度参数

4.2.4 人体模型建模

4.3 汽车－摩托车碰撞模型

4.3.1 接触定义

4.3.2 摩擦定义

4.3.3 碰撞模型建立

4.4 汽车－摩托车碰撞过程仿真

4.4.1 仿真碰撞过程分析

4.4.2 抛距模型构建

4.5 本章小结

第5章 典型案例分析

5.1 案例1

5.1.1 案例调查及分析

5.1.2 事故模型建模仿真

5.1.3 仿真结果验证

5.2 案例2

5.2.1 案例调查及分析

5.2.2 事故模型建模仿真

5.2.3 仿真结果验证

5.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢