基于有限元仿真和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡的轎車——行人碰撞再現(xiàn)研究.pdf

1、ABS(Anti-lock Braking System，防抱死制動系統(tǒng))和ESP(Electronic StabilizationProgram，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))等轎車新技術的不斷普及、現(xiàn)場出現(xiàn)保護不力等這些情況都將導致轎車-行人事故現(xiàn)場中車輛相關證據(jù)和痕跡難以被收集?；谲囕v制動痕跡和行人拋距等信息的經(jīng)典再現(xiàn)方法也將會受到越來越多的制約。面對數(shù)量巨大的轎車-行人事故和人民群眾法制意識不斷增強，如何運用先進的技術方法以及行人損傷、E

2、DR(EventData Recorder,事故數(shù)據(jù)記錄器)等事故潛在有用信息來再現(xiàn)轎車-行人碰撞過程，對于提高轎車-行人事故分析能力、確保事故公正處理以及指導行人交通傷防治等方面都具有重要的實際應用價值和理論指導意義。
　　研究表明轎車-行人碰撞事故中伴隨發(fā)生的行人損傷可以為事故過程再現(xiàn)提供接觸位置和強度等多方面參考信息，且行人損傷信息相對于現(xiàn)場路面痕跡更容易得到保護。因此，人體損傷在未來將會越來越多地作為事故再現(xiàn)的重要證據(jù)。針

3、對于此，本文的目標是在基于行人頭部和胸部損傷特點的系統(tǒng)研究與分析基礎上，探索轎車-行人碰撞過程再現(xiàn)的新方法。
　　主要研究方法和結論:
　　(1)不同碰撞參數(shù)下行人頭部和胸部損傷特點分析
　　通過流行病學調(diào)查研究轎車-行人碰撞事故中行人頭部和胸部損傷的特點;基于THUMS4.0行人模型，利用Hyperworks和LS-DYNA進行不同轎車碰撞行人速度(25、32.5、40、47.5、55 km/h)和行人接觸轎車角度（

4、背面、左側、正面、右側）的有限元仿真正交試驗，分析轎車-行人碰撞仿真中行人頭部和胸部損傷的特點;然后對兩者的結果進行驗證分析，探討不同碰撞參數(shù)下行人頭部和胸部生物力學響應、損傷嚴重度及風險性的特點。本研究結果顯示:
　　轎車碰撞行人速度越高，行人頭部和胸部損傷程度可能越重，顱骨骨折和腦損傷、肋骨骨折和胸部軟組織損傷風險性也越大;行人背面受到碰撞時，顱骨骨折和腦損傷、嚴重度及風險性依次大于側面、正面受到碰撞;行人正面受到碰撞時，胸部

5、軟組織損傷嚴重度及風險性依次大于背面、側面被碰撞;行人側面受到碰撞時，胸部肋骨骨折嚴重度及風險性大于正面和背面受到碰撞。
　　(2)基于神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法的碰撞再現(xiàn)方法研究
　　以轎車-行人碰撞有限元仿真為基礎，提出將行人頭部和胸部損傷、神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法相結合的碰撞再現(xiàn)方法。在該方法中，采用正交法設計有限元碰撞仿真試驗方案，通過損傷評價指標對仿真結果實施量化;將量化所得損傷信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡模型輸入，以碰撞參數(shù)作為輸出，構建

6、用于辨識和預測碰撞參數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型;利用遺傳算法對已完成訓練的BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行優(yōu)化得到碰撞參數(shù)優(yōu)化解。
　　通過具體數(shù)值算例分析發(fā)現(xiàn)，基于行人頭部和胸部損傷信息所建立的神經(jīng)網(wǎng)絡模型對碰撞參數(shù)辨識和預測所產(chǎn)生的最大相對誤差為21.48％，而經(jīng)過優(yōu)化后最大相對誤差減小為9.90％;且該模型所適用的轎車碰撞行人速度為20～58 km/h。
　　(3)碰撞再現(xiàn)方法和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡模型的驗證分析
　　針對兩起具有詳細傷情信息