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增高型儿童安全座椅的仿真研究

作　者: 张羽佳
导　师: 乔维高
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车正面碰撞儿童伤害机理增高型儿童安全座椅儿童约束系统评价方法
分类号: U463.836
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 71次
引　用: 1次
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内容摘要

我国近几年汽车产业高速发展,随之而来的交通安全问题得到越来越广泛的重视。我国家庭轿车的普及使得儿童成为轿车中的常见乘员,因此低年龄段乘员的安全问题逐步得到相关交通部门及研究机构的重视。这部分人群在车辆碰撞中的保护一般通过在成人座椅上添置儿童约束系统实现。因此对儿童约束系统进行研究,依据研究结果指导儿童约束系统的设计及使用,有利于切实保障儿童乘员在车辆碰撞过程中的安全。本文使用计算机仿真方法,对针对4～8岁儿童设计的增高型儿童约束系统在车辆正面碰撞中的动力学响应进行研究。使用P6多刚体正面碰撞假人模型,在多刚体动力学软件MADYMO中建立车辆正面碰撞6岁儿童乘员动力学仿真模型。所建模型中包含：车辆地板、车辆后排座椅、增高型儿童安全座椅、混合式三点式安全带模型、P6儿童假人模型。完成模型后,通过改变增高型儿童安全座椅的设计及使用方法,来研究不同设计及使用方法对儿童动力学响应的影响。仿真模型输出的参数有：头部合成加速度、胸部合成加速度、HIC、颈部弯曲力矩、颈部轴向力。尝试建立两种评价方法,使用以上5个输出参数,对增高型儿童安全座椅的使用情况进行评价,并相互验证。仿真分析结果表明,使用该款增高座椅时,应尽可能将增高座椅牢固固定在车辆成人座椅上,能够极大发挥其对6岁儿童乘员安全的保护性能。基于该结论,建议应该为增高型儿童安全座椅设计固定装置,将其与后排座椅牢固连接。该措施能够大幅降低儿童乘员在车辆正面碰撞中所受到的伤害。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-17
  1.1 我国车辆道路安全现状  8-9
  1.2 道路车辆儿童乘员伤害现状  9
  1.3 国内外儿童乘员伤害研究  9-16
    1.3.1 儿童乘员交通伤流行病学  10-12
    1.3.2 儿童乘员伤害机理  12-14
    1.3.3 儿童乘员安全评价方法  14-15
    1.3.4 儿童乘员安全的研究方法  15-16
  1.4 本课题的研究意义、目的和重点  16-17
第2章儿童约束系统  17-28
  2.1 儿童约束系统的分类  17-18
  2.2 增高型儿童安全座椅  18-21
    2.2.1 增高型儿童安全座椅的分类  18-19
    2.2.2 增高型儿童安全座椅的特点  19-21
  2.3 儿童乘员伤害评价指标  21-22
  2.4 儿童约束系统法规  22-28
    2.4.1 美国汽车安全法规FMVSS  22-24
    2.4.2 欧洲汽车安全法规ECE和EEC  24-25
    2.4.3 我国汽车安全法规  25
    2.4.4 儿童约束系统的法规要求  25-28
第3章碰撞仿真研究方法  28-35
  3.1 碰撞仿真软件介绍  28-30
    3.1.1 Ls-Dyna介绍  28-29
    3.1.2 Madymo介绍  29-30
  3.2 Madymo软件理论基础  30-35
    3.2.1 多刚体系统  30-31
    3.2.2 有限元模型  31-32
    3.2.3 安全带模型  32-33
    3.2.4 加速度场  33
    3.2.5 接触模型  33-34
    3.2.6 伤害参数  34-35
第4章建立仿真模型并验证  35-46
  4.1 建立仿真模型  35-44
    4.1.1 车辆成人座椅建模  36-37
    4.1.2 安全带模型建立  37-39
    4.1.3 假人模型  39
    4.1.4 增高型安全座椅模型  39-40
    4.1.5 模型的加速度场  40-41
    4.1.6 假人与增高座椅的定位  41-42
    4.1.7 3点式安全带的定位  42-44
    4.1.8 完成仿真模型  44
  4.2 验证仿真模型  44-46
第5章仿真结果分析  46-64
  5.1 仿真输出伤害指标  46-47
  5.2 论文仿真模型选定  47
  5.3 仿真模型的结果及分析  47-60
    5.3.1 模型1与模型2的对比  47-49
    5.3.2 模型3与模型1的对比  49-51
    5.3.3 模型4与模型1的对比  51-54
    5.3.4 模型5与模型2的对比  54-56
    5.3.5 模型6与模型1的对比  56-58
    5.3.6 6个模型仿真后的儿童伤害指标对比  58-60
  5.4 仿真模型评价的初步探讨  60-64
    5.4.1 排序分布评价法  60-61
    5.4.2 权重评价法  61-63
    5.4.3 评价方法的讨论  63-64
  5.5 仿真模型分析结论  64
全文总结与展望  64-67
参考文献  67-70
附录A 攻读学位期间发表的论文及申请的专利  70-71
致谢  71

增高型儿童安全座椅的仿真研究

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