【摘要】：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的高速發(fā)展,我國(guó)汽車制造技術(shù)正朝著多樣化、高科技、現(xiàn)代化方向發(fā)展。建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)是實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的重要支撐,是滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要的必然要求,是增強(qiáng)發(fā)展后勁的必由之路。對(duì)汽車車況的模擬、測(cè)試、試驗(yàn)會(huì)更加全面和系統(tǒng),汽車碰撞試驗(yàn)所使用的假人仿真技術(shù)也將更加先進(jìn)。作為第一道碰撞屏障,假人皮膚是汽車碰撞試驗(yàn)中直接與外界接觸并產(chǎn)生作用的部位,它的材料特性對(duì)于假人在整個(gè)碰撞過(guò)程的生物力學(xué)響應(yīng)有著很大的影響。所設(shè)計(jì)的假人皮膚既要保證將外部的沖擊、加速度等相關(guān)信號(hào)準(zhǔn)確地傳入內(nèi)部傳感器,又要確保一定的使用頻次。因此選擇用于制備假人皮膚的原材料應(yīng)具有一定的柔韌性,同時(shí)也應(yīng)該具有優(yōu)良的成型性能,方便后續(xù)制成多種符合人體結(jié)構(gòu)的形狀,并且在安裝時(shí)方便連接。本文通過(guò)多次嘗試和篩選,最終選用線性低密度聚乙烯和通用型聚氯乙烯作為兩大基礎(chǔ)材料,選用熱塑性聚氨酯作為混合材料。設(shè)定0%、20%、40%、60%、80%五個(gè)共混比例,均進(jìn)行預(yù)處理。線性低密度聚乙烯與熱塑性聚氨酯進(jìn)行物理共混溫度為180℃-190℃;聚氯乙烯與熱塑性聚氨酯進(jìn)行物理共混,溫度為170℃-180℃。以50rad/min的轉(zhuǎn)速混煉10min左右,取下半成品,于平板硫化機(jī)上壓制成厚度分別為2mm和4mm的均勻薄片狀皮膚試樣。然后對(duì)上述100%LLDPE、80%LLDPE+20%TPU、60%LLDPE+40%TPU、40%LLDPE+60%TPU、20%LLDPE+80%TPU和100%PVC、80%PVC+20%TPU、60%PVC+40%TPU、40%PVC+60%TPU、20%PVC+80%TPU共十組皮膚樣品進(jìn)行拉伸、沖擊強(qiáng)度及邵氏硬度的測(cè)試。通過(guò)大范圍配比的試樣制備和基本力學(xué)性能測(cè)試,可以看出線性低密度聚乙烯與熱塑性聚氨酯共混組樣品硬而韌,有明顯的屈服和塑性變形,隨熱塑性聚氨酯含量增加屈服應(yīng)力有所下降,沖擊強(qiáng)度雖然呈下降趨勢(shì)但變形量明顯提升。聚氯乙烯與熱塑性聚氨酯共混組樣品軟且彈,沒(méi)有明顯的屈服和塑性形變。20%LLDPE+80%TPU試樣延伸率最高,達(dá)到277.79%。60%PVC+40%TPU試樣延伸率最低,為148.94%。結(jié)合硬度測(cè)試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)聚氯乙烯與熱塑性聚氨酯共混組成型性更優(yōu),線性低密度聚乙烯與熱塑性聚氨酯共混組強(qiáng)度更高。利用所得數(shù)據(jù)對(duì)樣品的沖擊性能及硬度指標(biāo)與原材料配方之間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析,可以看出100%LLDPE、80%LLDPE+20%TPU、60%LLDPE+40%TPU、40%LLDPE+60%TPU、20%LLDPE+80%TPU五組假人皮膚試樣的沖擊強(qiáng)度、硬度指標(biāo)與原材料配比大體上符合負(fù)相關(guān)關(guān)系,一次線性回歸擬合方程可以進(jìn)行性能預(yù)測(cè)和原材料配比反求。100%PVC、80%PVC+20%TPU、60%PVC+40%TPU、40%PVC+60%TPU、20%PVC+80%TPU五組假人皮膚試樣的沖擊強(qiáng)度、硬度與原材料配比大體上符合拋物線關(guān)系。隨著熱塑性聚氨酯的加入,沖擊強(qiáng)度先下降至最低點(diǎn)又有所回升,二次回歸擬合方程可以進(jìn)行性能預(yù)測(cè)和原材料配比反求。通過(guò)對(duì)原材料配比和力學(xué)性能的大范圍回歸分析,并根據(jù)所需性能對(duì)樣品配方進(jìn)行預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì),能夠滿足不同類型碰撞試驗(yàn)對(duì)假人外附皮膚的性能要求。通過(guò)擬合規(guī)律,可進(jìn)行材料共混比例反求,期待能為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U467.14
【圖文】：

圖 1.1 實(shí)車碰撞試驗(yàn)程序框圖Fig.1.1 Block Diagram of Real Vehicle Collision Test被動(dòng)安全研究的最終目的是在汽車發(fā)生事故時(shí)，最大限度地減少對(duì)人員（乘員和行人）的傷害。汽車碰撞事故發(fā)生的情況主要有：正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾碰撞和車輛滾翻等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在汽車各類碰撞事故中，正面碰撞的發(fā)生幾率為 59%，側(cè)面碰撞發(fā)生的幾率約為 27%[36]。因此，碰撞中人員主要受到以下傷害：（1）碰撞時(shí)汽車結(jié)構(gòu)變形直接對(duì)乘員造成傷害；（2）碰撞時(shí)乘員與車內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生二次碰撞造成的傷害；（3）碰撞時(shí)以及碰撞后乘員身體部分超出車外，受到傷害；（4）碰撞后燃油起火，引起對(duì)乘員的傷害；（5）發(fā)生行人碰撞時(shí)，保險(xiǎn)杠對(duì)行人腿部造成的傷害；（6）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋對(duì)行人頭部造成的傷害；（7）碰撞中車體沖擊加速度峰值對(duì)乘員的傷害（特別是腦部和內(nèi)臟）。汽車被動(dòng)安全性法規(guī)

圖 1.3 Hybrid-III 型假人家族[45]Fig.1.3. Hybrid-III Dummy Family撞假人的研制尚處于起步階段。1992 年開始了汽車被動(dòng)車研究所、中國(guó)汽車技術(shù)研究中心、國(guó)家汽車質(zhì)量監(jiān)督中性試驗(yàn)臺(tái)。交通部通縣試驗(yàn)場(chǎng)建立了電機(jī)牽引汽車碰撞條件以及試驗(yàn)條件的影響，進(jìn)展緩慢。遍采用美國(guó)的假人作為試驗(yàn)受體，我國(guó)的被動(dòng)安全相關(guān)法基準(zhǔn)制定的。碰撞假人市場(chǎng)被美國(guó)個(gè)別企業(yè)所壟斷。美國(guó)駕乘人員的實(shí)際情況相差較大，用歐美的假人系統(tǒng)對(duì)新車確反映中國(guó)人在碰撞中所可能受到的傷害，沒(méi)有充分體現(xiàn)本意。這種現(xiàn)狀既不利于保護(hù)更多乘員的利益，而且可能的要求，在與國(guó)外廠商競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位。因此開發(fā)能

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本文編號(hào)：2723596