基于有限元-多剛體耦合的兒童安全座椅結(jié)構(gòu)改進.pdf

1、近年來，我國道路交通事故迅速增加。由于缺乏相應(yīng)約束系統(tǒng)的保護，兒童乘員在交通事故中往往承受比成人更嚴重的傷害。研究表明，正確使用兒童安全座椅能有效地保護兒童乘員在交通事故中免受傷害或減輕受傷害程度。我國于2012年7月1日正式出臺關(guān)于兒童乘員用約束系統(tǒng)法規(guī)，此前由于長期缺乏標準規(guī)范，國內(nèi)兒童安全座椅使用率很低，而且兒童安全座椅市場良莠不齊。本文針對市場上一款沒有通過動態(tài)試驗的適于0-7歲兒童使用的后向安裝的兒童安全座椅進行了結(jié)構(gòu)改進，使

2、其能夠通過歐洲經(jīng)濟委員會(ECE) R44的動態(tài)測試。
　　有限元方法所建立的仿真模型能夠非常精確的描述碰撞過程中對象的變形，但是建模方法比較復(fù)雜，而且計算時間冗長;多剛體動力學(xué)可以對大位移系統(tǒng)做運動分析，建模方便且計算時間較短，但是它不能觀察到對象的變形情況。有限元-多剛體耦合的建模方法綜合了兩種方法的優(yōu)點，因此本文采用有限元-多剛體耦合的方法，對兒童安全座椅與兒童假人分別使用有限元和多剛體的方法建模，依據(jù)ECE R44的要求，

3、建立了兒童安全座椅正面碰撞臺車試驗仿真模型，并進行了模型驗證。
　　根據(jù)對比分析，仿真與試驗的胸部合成加速度曲線總體趨勢一致，在碰撞過程中均出現(xiàn)兩個波峰，且碰撞后期出現(xiàn)大幅上揚;同時兩個波峰出現(xiàn)的時刻一致，波峰值基本吻合。仿真與試驗的胸部垂向加速度總體趨勢一致，碰撞后期均形成小幅振蕩。說明基于耦合方法建立的分析模型正確可靠，這為后續(xù)進一步展開研究提供了基礎(chǔ)。
　　對模型進行仿真分析發(fā)現(xiàn):座椅主體成了受力部分，連接管的安裝孔附

4、近出現(xiàn)應(yīng)力集中;3ms胸部合成加速度為61.43 g，超過了指標值;兒童安全座椅出現(xiàn)部分變形;假人頭部位移超出區(qū)間極限。針對兒童安全座椅在碰撞過程中脫離座椅安全帶約束的問題，本文提出了改進連接管設(shè)計的方案。對兒童座椅改進前、后的仿真結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn):連接管改進后，兒童安全座椅基座成為主要的受力部分，最大應(yīng)力值減少為50 MPa;兒童假人頭部位移沒有超出區(qū)間極限，且具有明顯的回程路徑;3ms胸部合成加速度減少為49.9g，3 ms胸部垂向