本文關(guān)鍵詞：基于有限元的正面碰撞乘員安全防護(hù)研究

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【摘要】：汽車安全性及乘員安全防護(hù)是汽車研發(fā)過程的主要性能之一。在以往的汽車正面碰撞試驗(yàn)和仿真分析中主要是利用混Ⅲ假人進(jìn)行乘員安全防護(hù)的評估和研究。但是,混Ⅲ假人不能直觀的反映乘員具體受傷情況,特別是內(nèi)臟、韌帶等軟組織的受傷。本文基于國內(nèi)某款SUV零部件試驗(yàn)和正面碰撞試驗(yàn),建立了可靠的有限元約束系統(tǒng)模型,并利用傳統(tǒng)混Ⅲ試驗(yàn)假人和第4代新版豐田人體模型THUMS(Total Human Model for Safety)進(jìn)行了正面碰撞乘員的損傷研究。首先根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了傳統(tǒng)混Ⅲ試驗(yàn)假人的有限元約束系統(tǒng),并進(jìn)行了有限元模型的有效性驗(yàn)證;在該模型的基礎(chǔ)上,分析了豐田THUMS人體模型在碰撞中的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和生物力學(xué)反映,并對人體的受傷機(jī)理和評價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行分析研究;最后針對胸部受傷嚴(yán)重的問題利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(Design of experiment,DOE)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文基于開發(fā)出的氣囊、安全帶、座椅等有限元仿真的約束系統(tǒng),對國內(nèi)某款SUV正面碰撞工況乘員安全防護(hù)進(jìn)行了研究分析,分析結(jié)果表明:THUMS人體模型頭部、腿部無損傷風(fēng)險(xiǎn);上肋骨應(yīng)變大于3%,胸部壓縮量達(dá)到38 mm,造成胸部簡明損傷等級三級(AIS3)的概率為30%。因此,該碰撞工況下最有可能受傷的部位是胸部。通過對約束系統(tǒng)的DOE分析優(yōu)化,THUMS人體模型胸部肋骨應(yīng)變降低了27%,胸部侵入量減小了21%,內(nèi)臟應(yīng)變降低了18%,胸部受傷的概率大大降低,提高了對乘員胸部的安全防護(hù)作用。另外,THUMS人體模型可以直觀、高效的對乘員受傷位置和受傷程度進(jìn)行評估和預(yù)測,對于乘員保護(hù)的研究和碰撞生物力學(xué)的研究具有積極作用。
【關(guān)鍵詞】：正面碰撞 約束系統(tǒng) 乘員損傷 THUMS人體模型
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U467.14;U491.61
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 課題的背景和意義8-10
• 1.2 乘員安全防護(hù)研究10-14
• 1.2.1 乘員損傷生物力學(xué)研究10-12
• 1.2.2 乘員約束系統(tǒng)研究12-13
• 1.2.3 碰撞技術(shù)法規(guī)13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容19-20
• 2 乘員安全防護(hù)基礎(chǔ)理論20-30
• 2.1 車輛碰撞力學(xué)基本理論20-26
• 2.2 車輛多剛體仿真分析基本理論26-27
• 2.3 車輛有限元仿真分析基本理論27-30
• 3 乘員約束系統(tǒng)開發(fā)與驗(yàn)證30-40
• 3.1 基于零部件試驗(yàn)乘員約束系統(tǒng)建模30-37
• 3.1.1 駕駛艙模型建立30-31
• 3.1.2 安全氣囊試驗(yàn)與模型建立31-34
• 3.1.3 安全帶試驗(yàn)與模型建立34-35
• 3.1.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)試驗(yàn)與模型建立35-36
• 3.1.5 座椅試驗(yàn)與模型建立36-37
• 3.2 乘員損傷防護(hù)模型驗(yàn)證37-40
• 4 乘員損傷及碰撞生物力學(xué)研究40-56
• 4.1 正面碰撞乘員損傷生物力學(xué)研究40
• 4.2 THUMS人體模型動(dòng)力學(xué)響應(yīng)40-43
• 4.3 人體頭、頸部損傷分析43-46
• 4.3.1 人體頭、頸部損傷生物力學(xué)43-44
• 4.3.2 頭部損傷機(jī)理和損害評價(jià)44-45
• 4.3.3 THUMS人體模型和HybridⅢ假人頭、頸部損傷分析45-46
• 4.4 人體胸、腹部損傷分析46-51
• 4.4.1 人體胸、腹部損傷生物力學(xué)46-47
• 4.4.2 胸、腹部損傷機(jī)理和損害評價(jià)47-50
• 4.4.3 THUMS人體模型和HybridⅢ假人胸部損傷分析50-51
• 4.5 人體下肢損傷生物力學(xué)51-56
• 4.5.1 人體下肢解刨學(xué)結(jié)構(gòu)52
• 4.5.2 下肢損傷機(jī)理和損害評價(jià)52-54
• 4.5.3 THUMS人體模型和HybridⅢ假人下肢損傷分析54-56
• 5 基于DOE的胸部損傷影響參數(shù)分析56-64
• 5.1 正交多因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)56-58
• 5.2 進(jìn)行試驗(yàn)與結(jié)果數(shù)據(jù)分析58-61
• 5.2.1 綜合可比性分析59-60
• 5.2.2 對指標(biāo)影響程度的極差分析60-61
• 5.3 THUMS人體模型優(yōu)化方案驗(yàn)證61-64
• 6 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 全文總結(jié)64-65
• 6.2 展望65-66
• 致謝66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果72-73

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