基于行人腿部保护的汽车前保险杠结构优化仿真研究

摘要

行人保护研究作为汽车安全的新兴领域，越来越多地受到国际上各个科研机构的重视。汽车前部是关乎行人保护安全性的主要区域，保险杠作为汽车行人碰撞的首先接触的部件，它的结构、材料等对碰撞时行人下肢安全起着至关重要的作用。因此，根据相关行人保护法规和评价方法，分析研究交通事故中行人腿部的受伤因素以及汽车前保险杠参数对行人腿部损伤的影响，通过改进保险杠结构及材料等方式提高车辆行人保护的安全性能，对于汽车工业的发展有着非常重大的意义。
　　 本文主要总体分析研究了国内外行人保护的研究概况，研究内容，研究方法以及行人保护法规和标准，研究人-车碰撞事故特征及行人损伤机理;建立行人小腿冲击器的有限元模型，并对小腿冲击器进行静态和动态标定，包括静态弯曲验证试验、静态剪切验证试验以及动态有效性验证试验，保证其有效性;建立了简型的汽车前部结构有限元模型，按照标准法规规定试验规范，利用Hypermesh和LS-DYNA软件对汽车与行人小腿冲击器进行碰撞仿真研究。研究碰撞时保险杠各个参数对行人下肢小腿伤害的影响;通过对比分析研究，改进汽车保险杠部位的结构或材料，降低各项伤害的指标，起到明显改善行人腿部保护的效果，使其满足行人安全标准和法规的要求。
　　 基于以上研究，本文建立的小腿冲击器和汽车前部有限元碰撞模型达到了法规要求，对保险杠结构参数进行的研究切实有效，提出的基于本模型的优化方法效果显著，为行人保护研究拓展了思路。本文采用模拟仿真的研究方法，达到了行人保护研究的目的，相比实车碰撞试验减少了大量的科研经费，缩短了整车开发周期，为保险杠行人保护性能的设计提供了积极的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 行人保护研究概况

1．2．1 国外行人保护发展概况

1．2．2 国内行人保护发展概况

1．3 行人交通事故数据库研究

1．4 行人保护研究的方法及保护措施

1．4．1 行人保护研究的方法

1．4．2 行人保护防护措施

1．5 本课题研究的目的和内容

1．5．1 研究的目的

1．5．2 研究内容

1．6 本章小结

第2章 行人保护法规和标准

2．1 行人碰撞法规简介

2．2 欧盟行人保护法规标准

2．3 日本行人保护法规

2．4 中国行人保护法规

2．5 本章小结

第3章 人-车碰撞事故特征及行人损伤机理

3．1 碰撞事故的特征研究

3．2 行人下肢损伤机理

3．2．1 碰撞损伤的类型

3．2．2 下肢各部位碰撞损伤机理

3．3 行人下肢损伤研究方法

3．4 人体损伤评价标准

3．5 本章小结

第4章 小腿冲击器有限元模型的建立与验证

4．1 显式非线性有限元理论

4．1．1 非线性有限元法简介

4．1．2 有限元的特点

4．1．3 显式非线性有限元理论基础

4．1．4 沙漏模式

4．1．5 接触和摩擦的处理

4．2 小腿冲击器有限元模型的建立与仿真验证

4．2．1 小腿冲击器有限元模型的建立

4．2．2 定义模型单元和材料类型

4．2．3 接触形式的定义

4．2．4 小腿冲击器有限元模型的仿真验证

4．3 本章小结

第5章 基于行人保护性能的保险杠结构参数优化研究

5．1 保险杠的分类

5．2 小腿冲击器与汽车前部结构碰撞试验有限元模型的建立

5．2．1 网格划分

5．2．2 单元类型和材料的定义

5．2．3 接触形式和边界条件的定义

5．2．4 控制卡片的定义

5．3 小腿冲击器与汽车前部结构模型碰撞仿真分析

5．3．1 原始模型仿真试验分析

5．3．2 保险杠结构参数优化分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

致谢

参考文献