两车碰撞事故中驾驶员动力学响应及其损伤风险分析

摘要

本文目的是对驾驶员在两车碰撞事故中的动力学响应和损伤风险进行深入的分析研究。根据动量冲量法与多体动力学理论相结合的技术路线，以深入交通事故调查为基础，建立了系统分析驾驶员损伤风险的方法，并对驾驶员损伤重建的其他方法进行了探讨。
　　 本文选取湖南大学车辆与交通安全研究中心IVAC数据库中一例两车碰撞事故作为研究案例，使用PC-Crash软件重现该事故的整个动态过程，从而得到了车辆的初始碰撞速度、横摆角速度等信息。结合实际情况，在PC-Crash事故重建分析过程中以车辆等效加速度脉冲代替碰撞冲击信号，然后将车辆等效加速度脉冲、车辆横摆角速度作为MADYMO软件中驾驶员约束系统损伤分析的初始边界条件，创建了包含车体、安全带模型、安全气囊模型、假人模型等在内的驾驶员损伤约束系统分析模型。最后按照Euro-NCAP所规定的法规标准对驾驶员损伤风险进行评价判定。
　　 从本文的研究方法与分析结果可以看出，基于深入交通事故调查，在经典动力学与多刚体动力学理论基础上，从利用动量/冲量法的角度出发，在PC-Crash事故重建过程中采用等效加速度替代车辆碰撞冲击脉冲的方法，能够更方便地求解出满足事故重建需求的驾驶员约束系统边界输入条件。
　　 本文深入事故调查过程尤其是两车事故重建过程及步骤，可以为汽车交通事故的分析研究提供重要参考。此外，所建立的分析方法可以作为研究两车碰撞事故中乘员尤其是驾驶员侧损伤风险的途径，也可以为优化汽车约束系统对驾驶员保护效能提供有力依据。从本文的研究结果出发，为更深入地探究交通事故中人体生物力学损伤机理，可以进一步通过人体有限元生物力学模型来分析在真实的两车碰撞事故中人体相关组织的生物力学响应。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 深入交通事故调查研究

1．3 车内乘员损伤评价方法

1．3．1 头部损伤标准

1．3．2 颈部伤害准则

1．3．3 胸部损伤评价标准

1．3．4 下肢损伤标准

1．4 本论文研究方法及主要研究内容

第2章 两车碰撞基本理论

2．1 车辆碰撞基本理论

2．1．1 车辆在坐标系里的转动

2．1．2 车辆运动方程

2．1．3 碰撞计算模型

2．1．4 主要输入参数与和输出参数

2．2 两车碰撞事故分析过程

2．2．1 两车事故碰撞前分析要点

2．2．2 两车事故碰撞时分析要点

2．2．3 两车事故碰撞后分析要点

2．2．4 两车事故物证及信息收集

2．3 本章小结

第3章 案例分析及PC-Crash事故重建

3．1 事故案例分析

3．1．1 事故描述

3．1．2 车损变形分析

3．1．3 车辆有效碰撞速度计算

3．1．4 伤情描述

3．2 PC-Crash事故重建

3．2．1 参数设定和调整

3．2．2 事故车辆的载入

3．2．3 车辆几何信息的调整

3．2．4 现场环境的构造

3．2．5 运动次序控制参数

3．3 PC-Crash结果分析

3．4 本章小结

第4章 驾驶员约束系统及损伤风险分析

4．1 事故车辆驾驶员约束系统模型的建立

4．1．1 车体模型

4．1．2 安全带模型的建立

4．1．3 安全气囊模型的建立

4．1．4 假人模型

4．1．5 模型的预模拟

4．1．6 模型加速度场的施加

4．2 损伤风险评价准则

4．3 损伤风险分析结果

4．4 损伤风险讨论

4．5 本章小结

第5章 驾驶员损伤重建的其他方法

5．1 基于PC-Crash与MADYMO耦合的乘员损伤重建方法

5．1．1 接口情况

5．1．2 车辆运动

5．1．3 假人

5．1．4 座椅

5．1．5 约束系统

5．1．6 内饰

5．2 处理

5．3 仿真模型及仿真方法的有效性验证

5．4 局限性和未来发展

5．5 本章小结

总结和展望

参考文献

致谢

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