大型客車側翻碰撞安全性與乘員損傷研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、客車因其具有載客量大和機動性好的特點,成為了我國公路旅客運輸的主要工具??蛙嚢踩珕栴}已經引起了人們廣泛的重視??蛙噦确鹿适强蛙囁蓄愋徒煌ㄅ鲎彩鹿手腥藛T傷亡率最高的??蛙囈坏┌l(fā)生側翻交通事故,車內乘員有可能被完全拋出車外、部分拋出車外或者生存空間受到擠壓,造成大量的人員傷亡,產生巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。為了減少客車側翻事故傷亡率,許多國家制定了關于客車側翻碰撞安全性的法規(guī),其中最具代表性的是歐洲法規(guī)ECE R66。
  

2、目前,國內外多數學者主要根據ECE R66的要求,進行客車上部結構強度和輕量化研究,但客車上部結構形式并未發(fā)生根本性變化。同時,由于缺乏相應的客車側翻乘員損傷評價標準,對于客車側翻過程的乘員損傷研究還較少。本文在客車側翻事故統(tǒng)計分析和文獻研究的基礎上,采用試驗和仿真的手段對客車的側翻安全性和側翻及翻滾過程中的乘員損傷情況進行深入研究。主要研究工作及結論如下:
  根據ECE R66的要求,建立某傳統(tǒng)“五大片”式上部結構客車側翻有限

3、元模型。利用多體動力學軟件計算出客車側翻撞擊地面時的速度作為客車側翻模擬分析的初始條件。對客車局部骨架剛度試驗進行仿真模擬,檢驗了仿真計算的可靠性。采用有限元方法對客車側翻過程進行仿真研究。結果表明:當客車側翻仿真計算不考慮乘員質量影響時,客車結構滿足ECE R66法規(guī)關于乘員生存空間的要求。當客車側翻仿真計算考慮乘員質量影響時,客車碰撞側(右側圍)側窗立柱侵入了乘員生存空間??蛙噦确抡嬷?,不管是否考慮了乘員質量,頂骨架是所有骨架總成

4、中吸能最多的,超過客車總吸能的55%。
  以“五大片”上部結構客車側翻有限元模型為基礎,建立一種新型整體式“U”型梁上部結構客車側翻有限元模型。對新型客車側翻過程進行仿真分析,并與“五大片”式上部結構客車就立柱變形、截面力大小和骨架吸能等方面進行對比。分析了“封閉環(huán)”結構對客車側翻性能的影響。結果表明:客車側翻仿真即使考慮了乘員質量的影響,整體式“U”型梁上部結構客車仍然滿足ECE R66的要求。與傳統(tǒng)“五大片”式客車相比,整體

5、式“U”型梁客車上部結構將更多的碰撞能量傳遞給頂蓋骨架和非碰撞側側圍骨架,使得碰撞側側圍骨架吸能減少,側窗立柱的變形量減小,提高了客車的側翻安全性。按照ECE R66要求,進行整體式“U”型梁客車實車側翻試驗研究。試驗結果與仿真結果具有良好的一致性,進一步驗證了客車CAE模型的有效性,為后續(xù)進行乘員損傷研究奠定了基礎。
  基于ECE R80的要求,進行客車座椅動態(tài)試驗和仿真分析,試驗和仿真結果能較好的吻合,驗證了客車乘員約束系統(tǒng)

6、有限元模型的準確性。將4個HybridⅢ50%男性假人模型放置在客車最薄弱的車身段座椅上,結合客車側翻仿真模型和HybridⅢ50%男性假人模型,搭建了基于ECE R66的“客車-乘員約束系統(tǒng)”組合側翻有限元模型。對客車側翻過程中,假人在不同約束條件下的運動響應和損傷情況進行仿真分析。研究表明:盡管客車側翻過程中骨架未侵入乘員生存空間,乘員還需佩戴3點式安全帶才能有效降低損傷風險。3種約束條件下,假人頭部、胸部和頸部損傷指標峰值均發(fā)生在

7、客車撞擊地面后。無安全帶約束時,假人頭部受到嚴重損害。2點式安全帶對大部分乘員起到保護作用,但碰撞側外側假人的HIC36值比無安全帶約束時高出1.7倍。2點式和3點式安全帶均能有效地降低乘員頸部損傷風險,且2種安全帶對于乘員頸部保護效果相當。
  建立了基于SAE J2114動態(tài)翻滾試驗的“客車-乘員約束系統(tǒng)”有限元模型。分析了客車翻滾過程中,同一排座椅4個HybridⅢ50%男性假人在3種約束條件下運動響應和損傷情況。結果表明:

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