碰撞试验用假人胸部压力分布测量的研究与分析

摘要

随着汽车工业和经济的快速发展，我国汽车保有量逐年增加，汽车带给人们极大便利的同时也引发了一系列的交通事故。据统计，每年我国因交通事故死亡人数约5~12万，受伤人数约15~60万。人体胸部损伤在交通事故中发生极为普遍，其在交通事故中的发生率仅低于头部损伤，且在由交通事故导致的死亡人员当中，因胸部损伤造成的死亡人数高达30％。胸部损伤主要来源于人体胸部与方向盘、安全带、内饰等部位发生碰撞，因此深入探究碰撞过程中人体胸部压力分布对于提高汽车的安全性能，降低交通事故中乘员胸部损伤具有重要的现实意义。
　　目前，国内对胸部损伤的研究主要集中于计算机仿真分析，对于假人胸部压力分布的研究并未开展，而对压力分布测量的研究主要集中于医学生物力学领域，且压力分布测量技术并不成熟，为弥补以上不足，本文研究了一种碰撞假人胸部压力分布测量的方法，基于该方法设计了压力分布测量系统，利用正交试验对该系统进行了参数分析，并设计试验验证了此系统可应用于碰撞试验假人胸部压力分布的测量。本文开展的主要工作及研究内容如下：
　　1、研究了一种碰撞假人胸部压力分布的测量方法，并基于该测量方法设计了压力分布测量系统，探究了压敏片的测压原理，设计了压敏片的标定装置，并对压敏片进行了标定试验，获得了不同压强下的压敏片显色的浓度结果。
　　2、对比分析扫描结果，确定了扫描仪的各项设置，基于MATLAB软件的图像处理技术，编程实现了对压敏片信息的处理以及显示等功能。
　　3、利用正交试验设计探究了测量系统的三个参数对读取结果的影响，确定了测量系统参数设置的优方案，并对参数进行了显著性分析。
　　4、根据碰撞假人胸部标定法规设计了测量系统的验证试验，对开发的测量系统进行了验证，设计了台车碰撞试验，并应用假人胸部压力分布测量系统对胸部压力分布进行了测量。
　　论文研究表明，压敏片在不同压强下显色浓度不同，压强越大，显色浓度越大，且压敏片显色呈粒状分布；不同的扫描仪设置扫描的结果存在差异，为得到准确的压力分布结果，在对压敏片结果进行扫描时应先对扫描仪各项设置进行对比分析；基于MATLAB开发的碰撞试验假人胸部压力分布测量系统，可以直观形象的显示出压力分布的测量结果；进行压敏片标定时的加载力保持时间对测量系统的读取精度影响显著，扫描仪分辨率及滤波程度对测量系统的读取精度影响不显著；开发的碰撞试验假人胸部压力分布测量系统可以应用于汽车碰撞试验中假人胸部压力分布的测量，能准确计算合力大小，且系统允许测量的压强略微超过压敏片的量程，但是当胸部在动态冲击试验中受到的压强过大时，系统计算合力的误差也随之增大；在类似于本文的副驾驶员侧安全带约束系统的碰撞试验中，碰撞假人主要承受力的零部件为肩胛骨和胸部肋骨，且胸部肋骨右侧承受的外力较大，肋骨右侧比肋骨左侧变形量大。

目录

声明

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 本课题研究的意义

1.4 本课题研究的主要内容

第2章 碰撞假人胸部压力分布测量系统

2.1 测量方法及系统组成

2.2 测量模块

2.3 标定模块

2.4 识别模块

2.5 本章小结

第3章 压力分布测量系统处理程序

3.1 程序主要流程

3.2 前处理程序

3.3 数值转换程序

3.4 后处理程序

3.5 本章小结

第4章 压力分布测量系统参数分析

4.1 正交试验设计方法

4.2 正交试验设计方案

4.3 正交试验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 压力分布测量系统的验证

5.1 压力分布测量系统验证方法

5.2 压力分布测量系统验证试验

5.3 假人胸部压力分布结果分析

5.4 本章小结

第6章 碰撞试验中压力分布测量系统的应用

6.1 台车碰撞试验

6.2 台车碰撞试验结果

6.3 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢