校车正面碰撞过程中儿童乘员的伤害研究

摘要

最近几年，校车安全事故频频发生，已经引起了社会各界的广泛关注。据不完全统计，2011年至今，中国已发生严重校车事故7起，死亡儿童人数23人，而与此相对的，加拿大校车出事率为零。因此，对校车在正面碰撞中儿童乘客的伤害保护进行研究是非常必要的。
　　 本文根据国内外校车的研究现状与法律法规，结合国内最新颁布的校车标准，通过MADYMO软件建立校车正面碰撞的仿真模型，对儿童乘员的伤害情况进行研究，找出一些能够改善儿童乘员约束系统的方法，使儿童乘员能够得到更好的保护。本文的研究内容主要有以下几个方面:
　　 1.在阅读了大量的国内外相关的文献资料的基础上，对国内外儿童乘员乘车安全保护的研究现状及发展趋势进行了介绍。
　　 2.介绍儿童乘员的损伤研究，包括生理研究和力学研究等等，阐述欧美等发达国家儿童乘员伤害的评价准则和相关技术法规，并引出我国儿童乘员伤害的评价准则及相应的技术法规。
　　 3.介绍了碰撞分析中的有关仿真理论基础和相关仿真软件的基础知识。并在仿真软件MADYMO中，建立校车正面碰撞过程中6岁儿童假人的约束系统仿真模型，计算得到儿童乘员的各伤害指标以及头部、胸部的合成加速度曲线，并根据试验结果对其进行了试验验证，误差在允许的范围内，符合要求。
　　 4.将验证过的儿童乘员约束系统模型先根据安全带的形式进行伤害研究讨论，再根据安全带的佩戴情况分析其他约束系统参数对碰撞过程中的儿童假人保护效果的影响，包括座椅间距、座垫刚度、靠背刚度等等。
　　 5.在三点式安全带的情况下，对约束系统的参数进行灵敏度分析，选出四个灵敏参数:安全带刚度、座椅与靠背的旋转铰刚度、座椅间距以及安全带摩擦系数。采用正交实验的设计方法进行正交优化，应用极差的分析方法，得到一组最佳水平组合。将其代入原模型中仿真计算并将结果与原模型进行比较，发现各伤害指标值都减小了10％左右，并且曲线变得更加平缓。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景

1．2 儿童乘员乘车安全的研究现状及发展趋势

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 国内外发展趋势

1．3 本课题研究的意义及内容

1，3．1 研究的目的及意义

1．3．2 研究的内容

1．4 本章小结

第二章 儿童乘员的安全保护研究

2．1 儿童乘员的损伤研究

2．1．1 儿童损伤生理研究

2．1．2 儿童乘员损伤力学研究

2．1．3 儿童乘员交通流行病学

2．2 儿童乘员伤害的评价体系

2．2．1 儿童乘员伤害的评价方法

2．2．2 儿童乘员伤害的评价准则

2．2．3 儿童乘员安全的保护法规

2．3 本章小结

第三章 碰撞仿真基本理论与软件

3．1 非线性有限元理论

3．2 多刚体系统运动学理论

3．3 仿真软件介绍

3．3．1 LS-DYNA

3．3．2 PAM-CRASH

3．3．3 MADYMO

3．3．4 软件对比与选用

3．4 本章小结

第四章 校车正面碰撞模型的建立与验证

4．1 仿真模型的初步建立

4．1．1 校车车体模型的建立

4．1．2 座椅模型的建立

4．1．3 假人模型的建立

4．1．4 安全带模型的建立

4．2 仿真模型的设置

4．2．1 假人模型的初始定位

4．2．2 安全带模型的贴合定位

4．2．5 接触定义

4．2．6 加速度场

4．3 仿真模型的验证

4．4 本章小结

第五章 约束系统参数对儿童乘员伤害的影响研究

5．1 安全带形式的伤害影响研究

5．2 其他约束系统参数的伤害影响研究

5．2．1 座椅座垫刚度

5．2．2 座椅间距

5．2．3 座椅靠背刚度

5．2．4 座椅靠背旋转铰刚度

5．2．5 安全带刚度

5．2．6 安全带摩擦系数

5．3 本章小结

第六章 三点式安全带约束系统参数的优化设计

6．1 约束系统参数的灵敏度分析

6．2 约束系统参数的优化匹配

6．2．1 正交试验优化设计方法介绍

6．2．2 约束系统参数的正交试验优化

6．2．3 优化结果比较

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文