基于兒童行人頭部損傷防護(hù)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩新材料和新結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、行人是道路交通事故中最容易受到傷害的群體，傷亡率相當(dāng)高，兒童是行人事故高發(fā)群體之一。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，兒童數(shù)量只占人口總數(shù)的18％，但傷亡人數(shù)卻占行人事故總傷亡人數(shù)的三分之一。行人的頭部是行人事故中致死率最高的部位，而兒童頭部在遭受碰撞時(shí)，接觸發(fā)動(dòng)機(jī)罩的可能性較大。全球技術(shù)法規(guī)GTR9和歐盟法規(guī)EC78/2009已經(jīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩兒童行人頭部保護(hù)提出了具體的要求，因此，提高發(fā)動(dòng)機(jī)罩的兒童行人保護(hù)性能至關(guān)重要。
　　汽車的輕量化已成為目前的

2、發(fā)展趨勢(shì)，大量的輕質(zhì)材料被應(yīng)用到汽車車身上，但研究人員在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)罩的輕量化研究時(shí)往往忽略了發(fā)動(dòng)機(jī)罩的兒童行人保護(hù)性能。因此有必要進(jìn)行基于汽車輕量化的新材料和新結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的兒童行人保護(hù)性能研究。
　　鋁合金和復(fù)合材料是目前汽車輕量化設(shè)計(jì)常用的材料，本文基于有限元理論建立了兒童行人頭部與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩的碰撞模型，該模型通過(guò)與真實(shí)試驗(yàn)對(duì)標(biāo)分析，驗(yàn)證了其有效性。基于碰撞模型探討了輕質(zhì)新材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的行人友好性能，針對(duì)其在行人保護(hù)方面的不

3、足，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化。
　　鋁合金材料密度低、力學(xué)性能優(yōu)良，是一種應(yīng)用較廣的汽車輕量化材料。論文對(duì)比了鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩和碳素鋼發(fā)動(dòng)機(jī)罩的行人保護(hù)性能。對(duì)鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提出輻射加強(qiáng)筋和梯形夾芯兩種剛度更均勻、吸能更充分的發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板結(jié)構(gòu)，并在發(fā)動(dòng)機(jī)罩的鉸鏈加強(qiáng)板處設(shè)計(jì)吸能結(jié)構(gòu)，使其在滿足靜態(tài)剛度要求的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高行人友好性能。
　　復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天和汽車領(lǐng)域逐漸得

4、到應(yīng)用。論文根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式提出了中間層為PVC泡沫塑料，上下面板為碳纖維復(fù)合材料的夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。建立模型并驗(yàn)證建模方式的正確性。研究了夾層復(fù)合材料的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)行人頭部保護(hù)的影響程度，并運(yùn)用旋升法確定面板與中間層的最佳厚度組合。將夾層復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩代入原車模型，按照法規(guī)要求進(jìn)行仿真試驗(yàn)，用兒童頭部沖擊器撞擊發(fā)動(dòng)機(jī)罩的危險(xiǎn)點(diǎn)，并與原碳素鋼發(fā)動(dòng)機(jī)罩對(duì)比。仿真結(jié)果表明，新型發(fā)動(dòng)機(jī)罩能有效保護(hù)兒童行人，且仍可通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)