基于有限元仿真和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的轎車——行人碰撞再現(xiàn)研究.pdf

1、ABS(Anti-lock Braking System，防抱死制動(dòng)系統(tǒng))和ESP(Electronic StabilizationProgram，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))等轎車新技術(shù)的不斷普及、現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)保護(hù)不力等這些情況都將導(dǎo)致轎車-行人事故現(xiàn)場(chǎng)中車輛相關(guān)證據(jù)和痕跡難以被收集?；谲囕v制動(dòng)痕跡和行人拋距等信息的經(jīng)典再現(xiàn)方法也將會(huì)受到越來越多的制約。面對(duì)數(shù)量巨大的轎車-行人事故和人民群眾法制意識(shí)不斷增強(qiáng)，如何運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)方法以及行人損傷、E

2、DR(EventData Recorder,事故數(shù)據(jù)記錄器)等事故潛在有用信息來再現(xiàn)轎車-行人碰撞過程，對(duì)于提高轎車-行人事故分析能力、確保事故公正處理以及指導(dǎo)行人交通傷防治等方面都具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論指導(dǎo)意義。
　　研究表明轎車-行人碰撞事故中伴隨發(fā)生的行人損傷可以為事故過程再現(xiàn)提供接觸位置和強(qiáng)度等多方面參考信息，且行人損傷信息相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)路面痕跡更容易得到保護(hù)。因此，人體損傷在未來將會(huì)越來越多地作為事故再現(xiàn)的重要證據(jù)。針

3、對(duì)于此，本文的目標(biāo)是在基于行人頭部和胸部損傷特點(diǎn)的系統(tǒng)研究與分析基礎(chǔ)上，探索轎車-行人碰撞過程再現(xiàn)的新方法。
　　主要研究方法和結(jié)論:
　　(1)不同碰撞參數(shù)下行人頭部和胸部損傷特點(diǎn)分析
　　通過流行病學(xué)調(diào)查研究轎車-行人碰撞事故中行人頭部和胸部損傷的特點(diǎn);基于THUMS4.0行人模型，利用Hyperworks和LS-DYNA進(jìn)行不同轎車碰撞行人速度(25、32.5、40、47.5、55 km/h)和行人接觸轎車角度（

4、背面、左側(cè)、正面、右側(cè)）的有限元仿真正交試驗(yàn)，分析轎車-行人碰撞仿真中行人頭部和胸部損傷的特點(diǎn);然后對(duì)兩者的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析，探討不同碰撞參數(shù)下行人頭部和胸部生物力學(xué)響應(yīng)、損傷嚴(yán)重度及風(fēng)險(xiǎn)性的特點(diǎn)。本研究結(jié)果顯示:
　　轎車碰撞行人速度越高，行人頭部和胸部損傷程度可能越重，顱骨骨折和腦損傷、肋骨骨折和胸部軟組織損傷風(fēng)險(xiǎn)性也越大;行人背面受到碰撞時(shí)，顱骨骨折和腦損傷、嚴(yán)重度及風(fēng)險(xiǎn)性依次大于側(cè)面、正面受到碰撞;行人正面受到碰撞時(shí)，胸部

5、軟組織損傷嚴(yán)重度及風(fēng)險(xiǎn)性依次大于背面、側(cè)面被碰撞;行人側(cè)面受到碰撞時(shí)，胸部肋骨骨折嚴(yán)重度及風(fēng)險(xiǎn)性大于正面和背面受到碰撞。
　　(2)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的碰撞再現(xiàn)方法研究
　　以轎車-行人碰撞有限元仿真為基礎(chǔ)，提出將行人頭部和胸部損傷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法相結(jié)合的碰撞再現(xiàn)方法。在該方法中，采用正交法設(shè)計(jì)有限元碰撞仿真試驗(yàn)方案，通過損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)仿真結(jié)果實(shí)施量化;將量化所得損傷信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入，以碰撞參數(shù)作為輸出，構(gòu)建

6、用于辨識(shí)和預(yù)測(cè)碰撞參數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;利用遺傳算法對(duì)已完成訓(xùn)練的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化得到碰撞參數(shù)優(yōu)化解。
　　通過具體數(shù)值算例分析發(fā)現(xiàn)，基于行人頭部和胸部損傷信息所建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)碰撞參數(shù)辨識(shí)和預(yù)測(cè)所產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差為21.48％，而經(jīng)過優(yōu)化后最大相對(duì)誤差減小為9.90％;且該模型所適用的轎車碰撞行人速度為20～58 km/h。
　　(3)碰撞再現(xiàn)方法和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的驗(yàn)證分析
　　針對(duì)兩起具有詳細(xì)傷情信息