轿车侧面碰撞中驾乘人员安全防护方法研究

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据国家公安部交通管理局数据统计,截至2018年12月为止,国内汽车保有量已经达到了2.4亿辆,较上一年增长幅度约为11%,巨大的汽车保有量引发了严重的社会交通安全问题。世界卫生组织调查显示,中国每年因交通事故死亡的人数达到20万人,平均每天死亡的人数达547人,造成严重的社会财产损失和人员伤亡。由于我国城市乡村道路均十字交叉路口为主,发生的侧面碰撞事故数量仅低于正面碰撞,而轿车的侧面结构强度较落,没有足够的缓冲吸能空间,因此驾乘人员在侧面碰撞事故中损伤和致死风险高于正面碰撞。我国对侧面碰撞乘员保护研究起步较晚,近年来为了降低此类交通事故中驾乘人员损伤风险,轿车侧面碰撞中驾乘人员安全防护研究成为了汽车被动安全研究的又一焦点内容。本文旨在通过我国《汽车侧面碰撞的乘员保护》标准规定的假人损伤性能指标来评价驾乘人员损伤的情况,建立整车有限元模型和可变形移动壁障模型并验证其有效性,分别对无约束系统和有约束系统模型中驾乘人员损伤的防护性能进行对比,分析出对驾乘人员损伤防护有效性措施,通过已验证好的整车模型中进行多刚体运动学仿真,其结果证明了提出安全防护方法的有效性。本文在对大量汽车碰撞安全文献研究基础上对比研究了国内外碰撞法规、标准及NCAP相关内容。在研究有限元LS-DYNA和多刚体力学MADYMO基本理论后,根据我国侧面碰撞法规要求建立可变形移动壁障的有限元模型,以美国国家碰撞安全中心的整车侧面有限元模型为基础,结合实车试验数据,通过计算机仿真结果验证了以上两个有限元模型的有效性。运用多刚体动力学软件的PSM子结构模型法,建立乘员约束系统仿真模型,结合使用有限元和多刚体软件进行人车耦合,依据我国侧面碰撞法规内容进行仿真,得出假人的损伤性能值与标准规定的性能值进行综合评价,使用PSM子结构模型结果被证明弥补了有限元仿真运算速度慢及精确度低等问题。针对以上模型仿真结果对驾乘人员安全防护能力不足,提出了增加安全带和侧面安全气囊约束系统保护并探究影响安全带和安全气囊防护性能的因素。从侧面碰撞模型仿真结果得出,驾乘人员容易受到损伤的部位是胸部、腹部和骨盆,由于此次研究假人的头部未和车内饰接触,所以本文未考虑乘员的头部损伤。针对以上假人损伤指标超出法规的极限值,采取对乘员添加约束系统保护的安全防护措施,通过结合使用安全带和侧面安全气囊可以有效的降低乘员损伤;通过对安全带和侧面安全气囊防护效率影响因素的探究,进一步的减小了乘员的损伤值,证明了本文提出的安全防护方法的有效性,对侧面碰撞乘员安全研究有一定的指导意义。
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