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汽车侧面碰撞结构改进和侧面头胸部安全气囊的优化研究

作　者: 吴亚军
导　师: 杨济匡
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 侧面碰撞有限元仿真损伤生物力学头胸部气囊优化
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 349次
引　用: 7次
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内容摘要

随着汽车保有量的增长,交通事故频繁发生,车辆安全性备受关注。据统计,2007年我国发生的交通事故中,侧面碰撞事故约占事故总数的36.84%。由于我国城市道路交通路口以平面交叉形式为主,侧面碰撞事故发生概率最高,致伤率居第一位,而致死率仅次于正面碰撞。因此,车辆侧面碰撞安全性的研究成为车辆被动安全性研究的一项重要内容,如何提高车辆侧面碰撞事故发生时对乘员的保护性能成为当今又一热点课题。2006年7月1日我国开始发布并执行《汽车侧面碰撞的乘员保护》标准,同时推出中国的新车评价规程(C-NCAP),为汽车生产厂家提出了安全要求以及评价指标。本文旨在通过汽车侧面结构改进和侧面安全气囊的优化研究,针对文中所采用的整车模型,提出有效的驾驶员损伤防护措施并从理论上验证其有效性。文章讲述了我国汽车侧面碰撞法规及碰撞安全性仿真的基本理论和优化设计理论,建立可变形移动壁障的有限元模型,借助国内某整车模型建立了整车侧面碰撞有限元模型,采用计算机仿真方法,通过与标准要求及实验数据对比,验证了可移动变形壁障和轿车侧面碰撞有限元模型。按照GB 20071-2006标准要求进行了侧面碰撞仿真,结合多刚体动力学分析软件MADYMO,应用MADYMO PSM子结构方法,得到其假人损伤指标值并按照法规要求进行了分析和评价。针对模型在侧面碰撞中对乘员保护的不足,本文对侧面关键吸能部件进行了相应改进。在侧面结构改进的基础上,建立L型头胸部气囊和人—车MADYMO仿真模型,运用试验设计(DOE)技术,建立逐步回归代理模型,利用序列近似优化方法,对回归代理模型在满足头部损伤法规的条件下求解侧面碰撞的综合伤害评估优化值。研究结果表明:通过侧面结构改进,假人肋骨变形量减少了10.74%~26.34%,粘性指数减少了25.80%~41.69%,耻骨合力峰值减小17.11%,而腹部力峰值基本没有变化,但远低于法规值,除上肋骨变形,其余指标均达到法规要求。进一步对安全气囊优化设计,最终使侧面碰撞的综合伤害评估值下降了约16%,且保证了头部HIC值满足法规要求。从理论上证明了各种措施的有效性,并为提高汽车侧面耐撞性能提供借鉴作用。

汽车侧面碰撞结构改进和侧面头胸部安全气囊的优化研究

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