基于驾驶员安全的微型面包车-护栏碰撞仿真分析研究

摘要

近些年来，随着我国农村经济的发展，微型面包车以价格低、车内空间大的优势在经济欠发达地区广受人们的青睐，然而，微型面包车由于本身结构单薄、碰撞相容性等方面存在不足，加之农村地区微型面包车的驾驶员的交通安全意识比较薄弱，微型面包车事故发生的数量呈现攀升趋势，一旦发生事故乘员往往伤亡较严重，尤其是微型面包车在高速行驶状态下与护栏碰撞伤亡往往很惨重，而且微型面包车的自身结构局限性在短时间内无法克服，因此乘员被动安全防护研究显得尤为重要，因此本文以微型面包车与护栏碰撞为切入点，利用有限元仿真技术，对基于微型面包车与护栏碰撞的驾驶员的防护进行研究分析。　　本文运用有限元分析法作为研究方法，建立了微型面包车模型，并通过实车碰撞试验对其进行验证，驾驶员选用THUMS人体有限元模型，对假人头部、颈部、膝盖以及胸部等人体部位进行验证试验，对一些部位参数进行调整，最终使THUMS假人满足碰撞仿真要求，按交通行业标准JT/T281－2007 的规范要求，利用有限元Hyperworks 软件建立Gr-A-2C波形防护栏的有限元模型，运用LS-Dyna 作为求解器的仿真模式，最终对建立的微型面包车与护栏碰撞系统的有限元模型进行仿真分析。并从计算模型的稳定性来验证此次仿真的可靠性。　　通过有限元仿真结果分析出微型面包车运行状态、运行轨迹、车体加速度、护栏变形情况等，并对驾驶员安全状况分析，可知微型面包车由于自身结构局限性，很容易与护栏发生绊阻，绊阻后,驾驶员在目前面包车配备的约束系统的保护下存在明显不足，再加上目前微型面包车的驾驶群体的安全防范意识相对较薄弱，因此本文从未佩戴安全带、普通安全带替换为预紧限力式安全带两方面对驾驶员进行防护研究分析得出结论如下：　　1）假人未系安全带情况下，由于没有受到任何约束，会有向左上方飞出的危险，驾驶员头部与挡风玻璃接触致使颅骨严重骨折，胸部与方向盘碰撞接触致使胸部严重受损，下肢与内饰发生接触会致使大腿骨骨折，在普通安全带的约束下，虽然头部和下肢分别与方向盘、内饰发生接触，但不会造成严重致命损伤。　　2）假人在预紧限力式安全带约束下，驾驶员被很好的约束固定在座椅上，避免驾驶员与车体发生二次碰撞接触，与普通安全带约束下假人的伤害比对分析发现，驾驶员头部、胸部受到的伤害明显下降。最终通过使用预紧限力式安全带对乘员约束系统的优化很大程度改善了微型面包车驾驶员的防护水平。本文研究对车辆改进、乘员防护以及提高驾驶员安全防护意识都具有重大的现实意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 公路护栏概述

1.3 国内外汽车与护栏碰撞研究概况

1.4 本文研究的主要目的与内容

第二章 汽车碰撞仿真的基本理论分析

2.1 概述

2.2 常用有限元软件介绍

2.3 本章小结

第三章 微型面包车与护栏碰撞有限元模型的建立与验证

3.1 面包车模型的建立

3.2 面包车有限元模型验证

3.3 护栏模型建立

3.4 各组件联结

3.5 定义各部件材料属性

3.6 碰撞边界条件

3.7 微型面包车与护栏模型的建立

3.8 本章小节

第四章 人体碰撞生物力学及乘员安全分析指标

4.1 人体损伤生物力学及伤害指标

4.2 THUMS人体模型

4.3 THUMS假人姿态的调整

4.4 本章小节

第五章 微型面包车与护栏碰撞仿真分析

5.1 Gr-A-2C两波护栏碰撞仿真分析

5.2 碰撞过程中的能量变化

5.3 碰撞过程中的车辆的运行轨迹变化

5.4 碰撞过程中的护栏的变形情况

5.5 驾驶员安全性分析

5.6 本章小结

第六章 基于驾驶员安全的约束系统防护研究分析

6.1 微型面包车乘员约束系统现状分析

6.2 汽车安全带作用

6.3 未系安全带时驾驶员损伤分析

6.4 预紧限力式安全带模型的建立

6.5 驾驶员约束防护系统优化研究分析

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果