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37500字论文范文三岁儿童乘员侧面碰撞的动态响应及伤害预防

论文类型:论文范文
论文字数:37500字
论点:损伤,乘员,碰撞
论文概述:

本文为硕士学位论文,主要论述本文着重研究了在汽车侧面碰撞事故中三岁儿童乘员的动力学响应和损伤防护措施。利用计算机仿真模拟技术对汽车侧碰撞事故中的三岁儿童乘员进行了运动学和

论文正文:

第一章螺纹理论

 1.1 选题背景及研究意义 1.1.1 选题背景随着我国国民经济的快速增长,人民生活水平的不断提高和安全意识的不断增强,汽车工业和交通运输事业也不断的在向高层次发展,这必然对汽车安全性提出新的要求。汽车交通事故已被公认为是威胁人类安全的“第一公害”。我国成为交通事故死亡人数最高的国家之一。在正碰、侧碰、追尾、翻滚这些碰撞形式中,汽车侧面碰撞事故约占事故总数的 30%,仅次于正面碰撞,而在造成伤亡的事故中,侧碰事故约占 35%[1]。在我国,由于城市道路交通路口以平面交叉形式为主,侧面碰撞事故发生概率最高,其致死率仅次于正面碰撞,而致伤率却居第一位。仅 2003 年我国总共发生交通事故 667507 起,总伤亡人数 598546 人次,其中侧面碰撞事故占 32%,因侧面碰撞而造成的人员伤亡情况占 31.1%。综合统计显示:侧面碰撞是发生频率最高和造成人员伤亡最多的交通事故形式。......... 1.2 汽车碰撞中儿童乘员损伤防护研究现状 1.2.1 儿童乘员交通伤流行病学 (1) 碰撞类型Langwieder 等人[16]通过研究发现侧面碰撞中儿童乘员遭受 AIS3+级整体损伤风险比较高。Agran 等人[17]根据调查交通事故中 4~9 岁儿童受伤的原因,并通过医院的监控系统的数据发现,儿童乘员受到 MAIS2+级损伤发生在侧碰撞中碰撞侧的频率(41%)远远高于前碰撞(15%)和追尾碰撞(3%)。Parenteau and Viano[18]通过对 NASS/CDS(美国事故数据库)进行分析发现汽车翻滚事故中儿童乘员遭受MAIS3+级损伤的风险最高,但是翻滚事故的发生率小于 7%,侧面碰撞事故的发生率约为 24%,前碰撞的发生率较高为 52%。........ 第 2 章 儿童乘员损伤生物力学 2.1 损伤生物力学 2.1.1 损伤生物力学的基本理论损伤生物力学是生物力学的一个重要研究分支。损伤生物力学也称为碰撞生物力学,是汽车被动安全研究中人体损伤防护的重要理论基础,在碰撞交通事故中,人体暴露在一个机械冲击载荷的环境中,在惯性力和接触力的作用下,人体的各部分组织将产生一定的生物力学响应,若生物力学响应使人体组织超过可以恢复的限度或导致解剖学组织破坏或使正常生理功能变化或丧失,就会造成人体损伤。人体组织在碰撞过程中所包含的有关力学问题就称为损伤生物力学。Viano 是这样定义损伤生物力学的研究目的和研究方法的[36]:“损伤生物力学的研究目的是了解人体的损伤过程并研究人体在受到载荷时的防护方法。为了达到这个研究目的,研究者必须了解损伤类型、人体的损伤机理、不同载荷条件下人体各组织和器官的响应、人体的承受极限;研制出防护装置和材料来降低人体的受伤程度;开发出可用来代替人体进行生物力学试验的机械假人和数学模型。”....... 2.2 儿童乘员损伤评价及儿童约束系统的技术法规 2.2.1 儿童乘员的损伤评价标准儿童乘员的损伤评价标准通常是参照成人乘员的损伤评价标准来确定的,人体损伤的严重程度可由损伤评价标准来表示。损伤评价标准可分别从力学、生理学或社会学的角度对人体功能丧失、解剖结构损坏、社会经济损失等进行定量表示。从这些角度出发,损伤评价标准可以分为三类: (1) 按解剖学尺度来评价按损伤发生的部位、损伤类型和损伤程度来评价。这种评定标准用损伤本身而不是损伤产生的后果来衡量受伤程度。对于交通事故中的损伤评估,被全世界普遍接受的解剖学上的标准是简明损伤标准 AIS(Abbreviated Injury Scale)。AIS是美国汽车医学协会(AAAM)制定的一个解剖学尺度的损伤评定标准。在 1971年,AIS 第一次正式出版,后面经过了四次修改(1976、1980、1985 和 1990),最后一次的版本称作“AIS90”。尽管当初该标准只是为了评估机动车事故中的损伤程度,而后来的几个版本渐渐的用到了其他方面,如烧伤、枪伤等。AIS 只是一种描述损伤对生命威胁程度的指标,共分为 7 个等级,AIS 的等级值越高则表明该项损伤对生命的威胁性越大,但 AIS 各等级值之间并没有定量对应的关系。每个 AIS水平都有一个生物力学容限,这个生物力学容限是产生所定义水平伤害的冲击作用在人体上时,人体的生物力学响应值。......... 第 3 章 儿童约束系统概述与仿真理论基础...............203.1 儿童约束系统的分类和组成 ...................... 203.2 儿童约束系统的使用效果........................ 223.3 多刚体动力学 ..................233.4 MADYMO 软件介绍 ........................ 263.5 MADYMO PSM 子结构方法 ...................... 283.6 本章小结 ........................ 30第 4 章 仿真模型的建立及验证.......................314.1 后车门总成模型—PSM 子结构模型的建立 ................... 314.2 汽车后排座椅模型的建立........................... 324.3 儿童安全座椅模型的建立................... 334.4 安全带模型 ...................... 334.5 假人模型 .................... 364.6 CRS 模型的验证 ................ 384.7 本章小结 ................... 39 第 6 章 不同形式的儿童座椅安全带仿真对比研究 6.1 儿童座椅安全带仿真模型的建立本章在已验证模型的基础上,保持 CRS 模型的儿童安全座椅不变,而对原模型的五点式儿童座椅安全带进行了设计,分别建立了配有碟形防护扶手的“三点式”儿童座椅安全带和 T 形防护板与肩部织带的组合儿童座椅安全带仿真模型,这三种儿童座椅安全带的原型与仿真模型如图 6.1 所示。其中,碟形防护扶手和 T形防护板为多刚体模型,“三点式” 织带以及肩部织带则为多体和有限元一体的模型。织带材料定义为:弹性模量 E=1.0×108Pa,泊松比μ=0.3,密度 ρ=0.8×103kg/m3。安全带采用三点式膜单元划分网格,其厚度为 1mm,宽度为 40 mm。........ 总结和展望 本文着重研究了在汽车侧面碰撞事故中三岁儿童乘员的动力学响应和损伤防护措施。利用计算机仿真模拟技术对汽车侧碰撞事故中的三岁儿童乘员进行了运动学和动力学分析。现将本论文的研究工作总结如下:1) 在阅读了大量侧碰撞中三岁儿童乘员损伤防护方面的文献基础上,深入了解了儿童交通伤流行病学以及损伤生物力学的相关知识,总结了汽车侧面碰撞中儿童乘员损伤研究的历史和现状、损伤现象、损伤机理及其研究方法。2) 运用多刚体和有限元耦合的方法建立了儿童约束系统模型和后车门总成模型,并根据试验对整个仿真模型进行了验证。3) 分析了儿童约束系统的相关设计参数对儿童乘员响应的影响,仿真结果表明儿童安全座椅侧翼的深度、儿童安全带开孔位置、儿童座椅安全带刚度、儿童座椅与成人座椅之间的摩擦系数和儿童乘员与儿童安全座椅之间的摩擦系数这五个参数对儿童乘员响应的影响比较大,适当的调整这些设计参数可以降低儿童乘员在侧面碰撞中的受伤几率。..........参考文献(略)