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人车碰撞中的头部损害分析及保护措施研究

作　者: 李真
导　师: 乔维高
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车-行人碰撞交通事故头部损伤汽车前部结构参数头部合成加速度发动机罩举升系统
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

进入21世纪以来,我国汽车产销量逐年迅速增长,汽车保有量日趋增大。汽车工业的繁荣发展给国民经济的增长以强大的推动作用,并极大程度地提高了人民群众的生活水平。但是在另一方面,汽车保有量的增加不仅使公路交通更为繁忙,更在很大程度上增加了交通事故发生的隐患,加之混合交通方式在我国城乡地区广泛存在,由此造成机动车-行人之间的交通事故时有发生。在汽车-行人碰撞的交通事故中,行人是事故中的弱势群体,最容易受到严重的生理伤害,头部损伤是致行人死亡的首要因素,需要深入的研究其发生机理和防护措施。本文从行人头部结构、组成、常见损伤发生形式入手,以国内外对汽车-行人碰撞中行人头部损伤的法规要求为标准,在深入学习研究国内外对汽车-行人碰撞交通事故的研究动态、现状、方法的基础上,以多体系统动力学为理论基础,以ADAMS软件为仿真工具,在ADMAS中按相关国家标准建立了一个18～60周岁50百分位的男性人体模型。并以市场上典型的某中级轿车和某微小型汽车分别建立了中级汽车模型和微型轿车模型,分别以PMHS轨迹法、行人假人碰撞试验和MADYMO软件的仿真为对比依据,验证了所建立的汽车-行人碰撞模型的正确性。在验证模型有效的基础上,分析了行人与中级轿车和微型轿车碰撞的不同点,并分析了汽车前保险杠刚度、保险杠高度、保险杠伸出长度、发动机罩前缘高度、发动机罩倾斜角度、发动机罩刚度、汽车前挡风玻璃刚度、汽车前挡风玻璃倾斜角度对行人头部合成加速度和HIC的影响。仿真结果表明,适当减小汽车前保险杠刚度和发动机罩刚度,减小保险杠伸出长度,增大发动机罩前缘高度和倾斜角度,减小前挡风玻璃刚度和倾斜角度,这些措施有利于降低碰撞过程中的行人头部合成加速度和HIC值,从而降低撞击对行人头部造成的伤害。本文还提出了一种新型发动机罩举升技术,该方案引入弹簧-阻尼系统,该系统一端与发动机罩以旋转铰链连接,一端以旋转铰链与底盘连接,在碰撞发生前根据传感器检测到的行人的信号,自动升起一段高度,从而缓和行人头部与发动机罩的撞击对行人头部造成的冲击。仿真结果表明该系统可以显著降低碰撞过程中的行人头部合成加速度和HIC值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-12
  1.2 研究意义  12
  1.3 本文主要工作  12-14
第2章国内外研究现状  14-21
  2.1 关于行人保护的相关法律法规及试验规范介绍  14-18
    2.1.1 行人保护相关法律法规  14-15
    2.1.2 汽车的行人保护性能试验规范  15-18
  2.2 国内外研究现状综述  18-21
第3章头部损伤的流行病学及多体系统动力学简介  21-37
  3.1 人体头部结构  21-26
    3.1.1 头皮及其附属组织  21
    3.1.2 颅骨  21-22
    3.1.3 脑膜  22-23
    3.1.4 脑组织  23-26
  3.2 头部损伤的流行病学及评价标准分析  26-31
    3.2.1 头部损伤的流行病学介绍  26-28
    3.2.2 交通事故中常见头部损伤简介  28-29
    3.2.3 头部损伤的评价  29-31
  3.3 多刚体系统动力学简介  31-34
    3.3.1 多刚体系统运动的描述  31-33
    3.3.2 多刚体系统动力学基本原理  33-34
  3.4 ADAMS软件介绍  34-37
    3.4.1 ADAMS软件功能  34-35
    3.4.2 ADAMS基本模块简介  35
    3.4.3 ADAMS动力学计算方程  35-37
第4章汽车-行人碰撞的计算机仿真  37-54
  4.1 车辆模型的建立  37-42
    4.1.1 车辆模型的考量因素  37-38
    4.1.2 车辆模型的选择和建立  38-41
    4.1.3 汽车模型相关物理参数的定义  41-42
  4.2 行人模型的建立  42-46
    4.2.1 人体结构尺寸  42-43
    4.2.2 人体惯性参数  43-44
    4.2.3 行人模型的简化处理  44-46
    4.2.4 行人模型的建立  46
  4.3 碰撞环境的定义  46-47
    4.3.1 车辆行驶环境的定义  46-47
    4.3.2 汽车与行人之间接触力的定义  47
  4.4 模型的验证  47-54
    4.4.1 模型验证方法简介  47-48
    4.4.2 与相关试验数据比较  48-50
    4.4.3 与假人碰撞试验的对比  50-51
    4.4.4 与其他软件类似模型仿真数据对比  51-54
第5章行人头部伤害影响因素分析及改进措施  54-66
  5.1 汽车类型对汽车-行人碰撞过程的影响  54-55
  5.2 汽车前部结构参数对行人头部伤害的影响  55-60
    5.2.1 保险杠高度及伸出长度的影响  55-56
    5.2.2 发动机罩前缘高度及倾斜角度的影响  56-58
    5.2.3 保险杠刚度和发动机罩刚度的影响  58-59
    5.2.4 前挡风玻璃倾斜角度和刚度的影响  59-60
  5.3 降低行人头部伤害的防护措施研究  60-66
    5.3.1 汽车前部结构参数优化对行人头部保护作用的分析  61-62
    5.3.2 举升式发动机罩系统对行人头部保护的作用分析  62-66
第6章总结与展望  66-68
参考文献  68-70
附录A 攻读学位期间发表的论文  70-71
致谢  71

人车碰撞中的头部损害分析及保护措施研究

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