轎車-行人碰撞中頭部和下肢損傷分析以及防護(hù)措施的研究.pdf

1、在行人一車輛碰撞事故中，行人因為沒有保護(hù)空間而成為易受傷害群體，事故發(fā)生率極高。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，行人事故中頭部和下肢是主要的受傷部位。因此，國內(nèi)外車輛安全專家及研究人員對頭部和下肢防護(hù)展開了大量的研究。 本文旨在分析人車碰撞事故中，汽車前部結(jié)構(gòu)參數(shù)對人體頭部與下肢損傷的影響，并討論人體頭部和下肢損傷防護(hù)措施。 在MADYMO軟件中改進(jìn)了瑞典查爾摩斯大學(xué)開發(fā)的50百分位行人多剛體數(shù)學(xué)模型的肩部結(jié)構(gòu)。通過增加胸鎖關(guān)節(jié)、肩鎖關(guān)節(jié)

2、以及盂肱關(guān)節(jié)三個解剖學(xué)關(guān)節(jié)及各組成骨骼，和定義關(guān)節(jié)的機(jī)械特性，并通過生物力學(xué)實驗結(jié)果驗證了肩部模型的有效性，提高了肩部結(jié)構(gòu)生物逼真度。以此行人模型作為本論文工作中研究汽車與行人碰撞生物力學(xué)問題和參數(shù)分析的工具。參考世界各國汽車前部幾何形狀統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設(shè)定前部結(jié)構(gòu)尺寸主要設(shè)計變量范圍，并根據(jù)轎車產(chǎn)品前部保險杠、發(fā)動機(jī)罩、前擋風(fēng)玻璃結(jié)構(gòu)幾何形狀尺寸分別建立了如下汽車與行人碰撞分析基本模型：(1)汽車前部結(jié)構(gòu)參數(shù)對人體下肢損傷影響分析模型；(2

3、)汽車前部結(jié)構(gòu)參數(shù)對頭部損傷影響分析模型；(3)行人頭部防護(hù)氣囊參數(shù)分析及優(yōu)化模型；(4)面向行人保護(hù)的保險杠設(shè)計分析模型。 運用正交試驗設(shè)計方法，選擇試驗點，繪制趨勢圖和方差分析(ANOVA)研究了汽車前部結(jié)構(gòu)對頭部和下肢損傷參數(shù)的影響規(guī)律以及影響程度。討論了行人頭部防護(hù)措施。建立了頭部防護(hù)氣囊模型，并且求得氣囊參數(shù)的最優(yōu)解，最后探討了減少膝關(guān)節(jié)損傷的保險杠設(shè)計方法。 研究結(jié)果表明：降低保險杠高度，增加保險杠上下之間的

4、寬度及保險杠與發(fā)動機(jī)罩前端的距離可以減少汽車與行人碰撞時對行人膝關(guān)節(jié)的損傷；減少擋風(fēng)玻璃傾角，增加發(fā)動機(jī)蓋傾角，增加發(fā)動機(jī)蓋離地高度，可以減少行人頭部損傷；在保險杠橫梁上安裝緩沖塑料，脛骨加速度減少37.6％，同時膝關(guān)節(jié)彎曲角度減少51.9％，在脛骨下端增加支撐結(jié)構(gòu)，膝關(guān)節(jié)彎曲角度減少12％，從而減少膝關(guān)節(jié)損傷。 本文為研究行人與汽車碰撞生物力學(xué)問題和開發(fā)行人頭部和下肢的防護(hù)技術(shù)，提供了一套有效的工具和仿真分析方法。模擬計算結(jié)果