汽車側(cè)碰撞中3歲兒童乘員的損傷風(fēng)險分析及防護(hù)研究.pdf

1、在側(cè)碰撞中,由于被撞車門的侵入而產(chǎn)生的直接載荷,使坐在碰撞側(cè)的兒童乘員受到嚴(yán)重?fù)p傷和致命損傷的風(fēng)險大大提高。正確使用兒童約束系統(tǒng)是減少碰撞中兒童損傷或死亡風(fēng)險的有效方法。而兒童乘車安全性受到兒童約束系統(tǒng)的特性和汽車內(nèi)飾件等因素的綜合影響。因此,為了提高我國兒童乘車的安全性,開展對汽車側(cè)面碰撞中兒童乘員的損傷風(fēng)險分析及損傷防護(hù)的研究工作具有重要意義。
　　 本文應(yīng)用有限元和多剛體耦合的子結(jié)構(gòu)方法建立了三歲兒童側(cè)面碰撞仿真分析模型,

2、并通過臺車試驗結(jié)果對模型進(jìn)行了驗證。在此基礎(chǔ)上建立了三歲兒童乘員四種約束方案的計算機分析模型:(1)兒童假人無CRS約束,無側(cè)面安全氣囊；(2)兒童假人無CRS約束,有側(cè)面安全氣囊；(3)兒童假人有CRS約束,無側(cè)面安全氣囊；(4)兒童有CRS約束,有側(cè)面安全氣囊。通過對比四種情況下兒童假人的運動學(xué)和動力學(xué)響應(yīng)來分析側(cè)面氣囊和CRS降低三歲兒童乘員在汽車側(cè)碰撞中損傷風(fēng)險的效率。
　　 針對目前兒童約束系統(tǒng)的研究工作主要集中在兒童

3、座椅設(shè)計參數(shù)的改進(jìn)、兒童座椅不同固定方式的比較,對于兒童座椅與汽車車門內(nèi)飾、座椅、安全氣囊等參數(shù)的優(yōu)化配置缺乏深入研究的情況,本文采用多目標(biāo)遺傳算法對側(cè)碰撞中兒童約束系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。運用正交試驗設(shè)計方法分析了相關(guān)設(shè)計參數(shù)的敏感性,進(jìn)而建立優(yōu)化目標(biāo)的回歸代理模型,最后利用基于Pareto最優(yōu)解的多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化求解。
　　 研究結(jié)果表明:兒童約束系統(tǒng)和安全氣囊的配合使用能顯著降低兒童乘員的損傷風(fēng)險,單獨使用側(cè)面安全氣囊對兒

4、童乘員在側(cè)碰撞中的保護(hù)效果不如單獨使用兒童約束系統(tǒng)的情況,而僅使用側(cè)面氣囊并沒有增加兒童約束系統(tǒng)頭部的損傷風(fēng)險,不使用任何約束的兒童乘員乘車時的損傷風(fēng)險是最高的。
　　 對兒童約束系統(tǒng)的優(yōu)化分析確定了該兒童約束系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)側(cè)面氣囊的泄氣率常數(shù)為0.06,兒童座椅的上固定點位置-0.25m,座椅下固定織帶的剛度系數(shù)0.5。在最優(yōu)設(shè)計配置條件下得到的兒童頭部合成加速度峰值比初始值下降了38％。本文的研究結(jié)果對國內(nèi)的兒童乘員在側(cè)碰