基于行人保护的轿车前部造型特征研究

摘要

汽车造型设计是汽车研发初期非常重要的环节。传统的汽车研发在造型设计阶段主要考虑美观性、市场需求、空气动力学和人机工程学等因素，而车辆的碰撞安全性能通常在工程设计阶段考虑，如果发现车辆碰撞安全性能不能满足相关设计或法规的要求，则需要返回修改汽车造型，降低了产品研发的效率和经济性。随着汽车碰撞安全越来越受重视，尤其是行人碰撞法规推出后，汽车造型与汽车安全特别是行人安全的关系越来越密切。因此，在造型设计阶段就应该充分考虑汽车安全性能。
　　本文以汽车造型特征为研究对象，分析了影响行人碰撞安全性的汽车前部造型设计特点。搜集了100多辆轿车的相关参数和图片作为样本案例资源，按照相关分类准则将轿车样本案例资源分为微小型、紧凑型和中高级轿车三类。采用统计的方法提取了轿车前部造型特征线进行统计分析和参数化研究，通过建立基于特征和特征线的轿车造型特征参数描述模型，赋予造型特征以碰撞安全属性，将汽车的行人保护性能纳入到轿车的造型设计阶段。然后根据统计的轿车前部造型特征参数，在MADYM0软件中建立了轿车与行人碰撞的多刚体模型进行仿真实验研究，根据仿真结果数据构造二次回归模型研究轿车前部造型特征对行人损伤的影响，并进行了优化分析，力求设计出对行人保护效果好的轿车前部造型，实现在汽车研发初期的造型设计中对汽车碰撞安全性能的控制，提高汽车产品的碰撞安全性和研发效率。
　　研究结果表明：轿车的前部造型设计中，保险杠是对行人损伤影响最大的前部造型特征，而保险杠宽度是对行人影响最显著的造型特征参数，中心高度低、宽度大的保险杠设计有利于轿车的行人保护。轿车前部造型中对行人损伤影响显著的造型特征参数存在着差异。同时，各造型特征参数对行人损伤的影响还存在着交互作用，三类轿车产生交互作用的造型特征参数各不相同。通过优化分析可知，三类轿车中有利于行人保护的前部造型存在优区间，仿真结果表明位于优区间中的前部造型能有效减少车辆对行人造成的损伤，对轿车造型设计有一定的参考价值，在进行轿车前部造型设计时应优先考虑优区间中的造型特征参数组合。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 汽车造型特征研究现状

1.2.2 与汽车造型相关的行人保护研究现状

1.3 人体损伤机理及评价方法

1.3.1 头部损伤机理

1.3.2 下肢损伤机理

1.3.3 损伤评价方法

1.4 研究目的和研究方法

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究方法

1.5 本文主要研究内容

第2章 汽车造型特征

2.1 汽车造型特征

2.1.1 汽车造型特征

2.1.2 汽车造型特征的属性

2.2 汽车造型特征线

2.2.1 汽车造型特征线

2.2.2 汽车造型特征线的提取

2.2.3 汽车造型特征线参数化分析

2.3 轿车前部造型特征参数获取及统计分析

2.3.1 轿车样本案例资源获取和分析

2.3.2 轿车前部造型特征参数统计分析

2.4 汽车造型特征的行人保护属性研究

2.4.1 汽车造型与碰撞安全性能

2.4.2 与行人保护相关的汽车造型特征

2.4.3 基于行人保护的汽车造型特征研究实现

2.5 本章小结

第3章 轿车前部造型对行人损伤影响研究

3.1 多体动力学基本理论

3.1.1 多体动力学理论

3.1.2 MADYMO软件简介

3.2 多体轿车-行人碰撞仿真模型建立

3.3 仿真试验方案设计

3.3.1 变量筛选

3.3.2 变量设计

3.3.3 仿真试验方案

3.4 仿真碰撞结果

3.4.1 微小型轿车与行人仿真碰撞结果分析

3.4.2 紧凑型轿车与行人仿真碰撞结果分析

3.4.3 中高级轿车与行人仿真碰撞结果分析

3.4.4 行人腿部综合损伤对比

3.5 行人运动学响应

3.5.1 微小型轿车对应的行人运动学响应

3.5.2 紧凑型轿车对应的行人运动学响应

3.5.3 中高级轿车对应的行人运动学响应

3.6 本章小结

第4章 轿车前部造型对行人损伤优化分析

4.1 微小型轿车前部造型优化分析

4.1.1 二次型回归模型构建

4.1.2 优化分析

4.2 紧凑型轿车前部造型优化分析

4.2.1 二次型回归模型构建

4.2.2 优化分析

4.3 中高级轿车前部造型优化分析

4.3.1 二次型回归模型构建

4.3.2 优化分析

4.4 本章小结

总结和展望

参考文献

致谢

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