基于轿车的车与车斜角碰撞仿真及驾驶员损伤研究

摘要

随着越来越多的汽车进入普通家庭，汽车保有量逐渐增加，汽车在带给人们便利的同时也带来了一系列的社会难题，其中交通事故的频发仍是严重的社会问题。各类交通事故中，汽车之间的正面碰撞事故发生频率最高并且造成人员伤亡的比例也最大。由于目前各国法规的要求，现阶段汽车正面碰撞安全性设计主要针对100％重叠正面刚性壁碰撞和40%重叠偏置可变形壁碰撞两种形式，对于斜角碰撞尤其是汽车与汽车之间的斜角碰撞研究较少。
　　为了探究汽车之间斜角碰撞形式中驾驶员的损伤风险，本文利用有限元仿真分析法建立了不同角度的斜角碰撞工况，研究了驾驶员各工况的损伤特点，具体研究工作和结论如下：
　　1.利用整车有限元模型建立了车与车前部15°斜角碰撞、30°斜角碰撞、45°斜角碰撞和正面100%全宽碰撞几种工况的有限元模型，并建立了该车的驾驶区及约束系统模型，并对模型的有效性进行了验证。
　　2.仿真计算后对各种工况下车体和关键部件变形特点进行了对比分析，利用约束系统模型对各工况驾驶员的损伤进行了仿真，得出30°斜角碰撞工况驾驶员损伤风险较大，并调用不同体形的假人研究了不同身材的驾驶员在该工况下的损伤特点。
　　3.运用Hyperstudy软件针对驾驶员损伤风险较大的30°斜角碰撞工况利用代理模型方法对约束系统的参数进行了优化，使该车约束系统对驾驶员的保护效果有了明显的提升。
　　论文的研究结果表明，相对于全宽碰撞，斜角碰撞中由于车体前部只有部分参与碰撞会造成较大的侵入量，30°斜角碰撞工况是一种比较危险的工况，该工况下驾驶员体型较大的驾驶员头部和下肢损伤风险更高，体形小的驾驶员胸部损伤风险更高。

目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2汽车碰撞的研究方法

1.3汽车正面碰撞试验法规

1.4角度碰撞研究现状

1.5本文研究的主要内容

第2章汽车碰撞仿真基本理论及乘员损伤生物力学

2.1汽车碰撞仿真有限元理论

2.2本文所用的有限元软件介绍

2.3多刚体动力学理论基础

2.4 MADYMO软件介绍

2.5车辆碰撞中乘员损伤机理损伤评价准则

2.6本章小结

第3章整车有限元模型及约束系统模型的建立与验证

3.1整车有限元模型介绍及验证

3.2驾驶区及乘员约束系统模型的建立

3.3驾驶区及约束系统的验证

3.4本章小结

第4章车与车斜角碰撞模型的建立与仿真结果分析

4.1仿真结果分析

4.2驾驶员损伤分析

4.3本章小结

第5章30°斜角碰撞工况驾驶员约束系统参数优化

5.1约束系统优化的内容

5.2实验设计

5.3代理模型的构造及精确性分析

5.4优化结果及模型验证

5.5优化前后保护效果对比

5.6对不同身材驾驶员的保护效果验证

5.7本章小结

总结与展望

参考文献

致谢