計算機(jī)模擬行人碰撞保護(hù)研究.pdf

1、在道路交通事故導(dǎo)致的人員傷害中，行人傷亡的比例占到了第二位，僅次于車內(nèi)乘員的傷害。在美國，每年大約5000名行人在機(jī)動車輛事故中喪生，有69000名左右的行人則受到不同程度的傷害；在歐盟地區(qū)，每年在交通事故中死亡的行人人數(shù)也高達(dá)7000人．行人碰撞保護(hù)已成為汽車安全性研究的焦點問題。本文綜合分析了行人碰撞事故的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和行人在碰撞過程中不同部位的傷害機(jī)理，并詳細(xì)介紹了目前行人碰撞保護(hù)的研究方法及發(fā)展現(xiàn)狀。按照EEVC行人碰撞

2、保護(hù)試驗法規(guī)的規(guī)定，本文分別建立了頭部撞擊器、腿部撞擊器和大腿撞擊器的有限元模型。通過對材料模型的合理選擇以及材料參數(shù)的正確定義，本文所建立的撞擊器計算模型不僅滿足試驗法規(guī)中的各項認(rèn)證要求，而且與國外相關(guān)的試驗結(jié)果或模擬計算結(jié)果也吻合得相當(dāng)好。盡管近年來數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用正在不斷地趨于成熟，但是在建模人體這一復(fù)雜的生物個體時，仍然面臨著相當(dāng)大的難度和挑戰(zhàn)。本文全面論述了人體數(shù)值建模工作的復(fù)雜性以及目前人體數(shù)值模型的發(fā)展現(xiàn)狀。

3、在收集和整理了大量生物力學(xué)文獻(xiàn)研究成果的基礎(chǔ)上，參照醫(yī)學(xué)解剖圖譜，利用多種計算機(jī)軟件，建立了50％th男性行人的CAD模型和有限元模型。本文所建立的人體有限元模型不僅包含了腿部骨骼、肌肉、皮膚、韌帶等詳細(xì)的生理組織，而且綜合考慮了骨折和韌帶斷裂的傷害機(jī)制。利用幾次典型的尸體試驗結(jié)果，分別從單根長骨的靜態(tài)彎曲、人體膝關(guān)節(jié)的動態(tài)彎曲和剪切、臀部的側(cè)面碰撞以及行人整體碰撞響應(yīng)幾個方面對模型進(jìn)行了全面的驗證，計算結(jié)果和試驗結(jié)果取得了

4、相當(dāng)好的吻合。在驗證計算中，本文所建立的人體有限元模型也正確地反映出與試驗相吻合的腿部骨折傷害和膝關(guān)節(jié)韌帶的斷裂傷害。利用已建立的撞擊器有限元模型和行人有限元模型，本文針對SANTANA2000型轎車分別進(jìn)行了行人碰撞保護(hù)子系統(tǒng)試驗以及行人整體碰撞的有限元計算。子系統(tǒng)試驗的計算結(jié)果表明，目前SANTANA 2000型轎車的結(jié)構(gòu)只是部分滿足EEVC試驗法規(guī)的規(guī)定。在行人與SANTANA 2000型轎車的碰撞計算中，也發(fā)現(xiàn)了與

5、近年來相關(guān)文獻(xiàn)對行人下肢傷害研究結(jié)果相吻合的多種傷害模式。由于整個行人碰撞有限元計算的復(fù)雜性，本文選擇接觸問題為代表，在作者具體工作實踐的基礎(chǔ)上，對有限元計算中接觸類型的選擇、懲罰參數(shù)和懲罰剛度以及接觸厚度的設(shè)定、剛體和大變形實體單元的接觸處理給出了一些經(jīng)驗和總結(jié)。最后，本文從車身結(jié)構(gòu)的角度分析了SANTANA 2000型轎車導(dǎo)致行人傷害的原因，并對行人頭部保護(hù)和腿部保護(hù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)思路進(jìn)行了研究，提出了“主動式發(fā)動機(jī)罩”和具