汽车正面碰撞3岁儿童乘员胸部动力学分析和损伤参数研究
发布时间：2020-12-04 02:48
在我国,道路交通伤害已成为我国0-17儿童伤害致死的第二位原因。在儿童意外伤害的研究中发现,在正面碰撞中,儿童胸部遭受损伤时,容易形成严重损伤并伴有较高的死亡率。研究表明,儿童约束系统的使用是降低儿童乘员交通事故伤害的最有效的手段。动态性能试验是评价汽车儿童约束系统安全性的重要指标。目前没有文献对儿童乘员在儿童约束系统中的胸部加速度和内外力的关系有报道。基于前人研究成果,为了厘清正面碰撞中儿童乘员胸部加速度与胸部所受内外力的关系以及3岁儿童乘员胸部内脏器官在不同CRS约束下的损伤风险,本文基于ECE R44法规前碰撞动态试验方法,采用Hybrid Ⅲ 3岁儿童假人和第四代学术版THUMS 3岁儿童人体有限元模型（THUMS 3YO）建立了两款儿童约束系统（CRS）的正面碰撞台车数值分析模型。其中详细介绍了台车模型的建立、儿童约束系统模型的建立,并通过圆形薄壁吸能管的组合的方法拟合满足法规通道要求的台车正面碰撞加速度波形。最后对仿真模型进行了验证。在以上建立模型的基础上,建立了Hybrid Ⅲ 3岁假人胸部运动力学方程,分析了胸部加速度和胸部所受内外力的相互关系。同时,定性对比分析了两款...
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 国内外儿童安全研究历史和现状
1.2 主要的儿童乘员安全法规
1.2.1 欧洲ECE R44与ECE R129 法规
1.2.2 美国FMVSS213 法规和ECE R44 比较
1.2.3 Euro-NCAP法规
1.2.4 C-NCAP法规
1.3 CRS的主要类型及国内外使用情况现状
1.3.1 CRS的主要类型
1.3.2 CRS国内外使用情况现状
1.4 儿童乘员约束系统动态试验主要研究方法
1.4.1 碰撞试验研究
1.4.2 计算机仿真模拟试验
1.5 本文研究内容
第二章 儿童胸部损伤生物力学和损伤评价方法
2.1 儿童胸部生理解剖学特征及损伤机理
2.1.1 肋骨腔
2.1.2 软组织器官
2.2 胸部损伤评价准则
2.2.1 加速度和力损伤准则
2.2.2 压缩量损伤准则
2.2.3 黏性损伤准则
2.2.4 胸部综合指数
2.3 获取儿童损伤生物力学特性方法
2.4 本章小结
第三章 儿童约束系统仿真模型的建立和验证
3.1 正面碰撞台车有限元模型的建立
3.1.1 台车和吸能管仿真模型建立
3.1.2 ECE台车仿真模型建立
3.1.3 儿童安全座椅有限元模型建立
3.1.3.1 五点式背带型CRS模型建立
3.1.3.2 护板型CRS模型建立
3.1.4 儿童假人模型
3.1.5 儿童人体有限元模型
3.1.6 假人姿态预模拟
3.1.7 台车-CRS完整模型搭建及边界条件
3.2 仿真模型的有效性验证
3.2.1 仿真台车加速度曲线的拟合仿真
3.2.2 台车试验结果与有限元结果比较
3.2.2.1 五点式背带型CRS对比分析
3.2.2.2 护板型CRS对比分析
3.3 本章小结
第四章 3岁儿童胸部运动方程建立与胸部器官损伤风险研究
4.1 3岁儿童胸部运动方程建立方法
4.2 五点式背带型CRS中假人胸部运动方程建立分析
4.3 护板型CRS中假人胸部运动方程建立分析
4.4 THUMS3 岁儿童胸部器官损伤风险研究
4.4.1 胸部撞击试验验证
4.4.1.1 边界及加载条件
4.4.1.2 验证结果
4.4.2 THUMS3 岁儿童运动学响应及损伤参数
4.4.3 THUMS3 岁儿童胸部内脏器官应变分布分析
4.4.3.1 肋骨腔
4.4.3.2 心脏
4.4.3.3 肺
4.5 讨论
4.6 本章小节
第五章 儿童约束系统的设计参数分析
5.1 五点式安全带刚度的影响
5.2 安全带和儿童假人之间的摩擦系数的影响
5.3 安全肩带开孔位置的影响
5.4 带扣位置的影响
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文以及所参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]儿童乘员损伤机理及保护措施研究[J]. 曹立波,张瑞锋,刘曜. 汽车工程学报. 2012(01)
[2]基于汽车儿童约束系统法规碰撞试验的试验方法研究[J]. 李可瑞,王步康,杜汇良,张金换. 汽车技术. 2006(S1)
[3]儿童乘员约束系统研究现状与展望[J]. 方园,吴光强. 中国工程科学. 2006(08)
[4]胸部撞击时胸壁的动力学响应与胸部损伤[J]. 刘宝松,王正国,翁格文,宁心,徐红,李晓炎. 中国危重病急救医学. 1999(06)
博士论文
[1]儿童胸部有限元模型开发及损伤机理研究[D]. 蒋彬辉.湖南大学 2013
硕士论文
[1]基于新法规R129的儿童座椅侧面碰撞保护的研究[D]. 杨帆.清华大学 2015
[2]组合薄壁圆形吸能管的碰撞波形复现特性研究[D]. 颜培岗.湖南大学 2011
[3]汽车前碰撞中6岁儿童乘员约束系统的仿真研究[D]. 杨杏梅.湖南大学 2006
本文编号：2896900
【文章来源】：厦门理工学院福建省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 国内外儿童安全研究历史和现状
1.2 主要的儿童乘员安全法规
1.2.1 欧洲ECE R44与ECE R129 法规
1.2.2 美国FMVSS213 法规和ECE R44 比较
1.2.3 Euro-NCAP法规
1.2.4 C-NCAP法规
1.3 CRS的主要类型及国内外使用情况现状
1.3.1 CRS的主要类型
1.3.2 CRS国内外使用情况现状
1.4 儿童乘员约束系统动态试验主要研究方法
1.4.1 碰撞试验研究
1.4.2 计算机仿真模拟试验
1.5 本文研究内容
第二章 儿童胸部损伤生物力学和损伤评价方法
2.1 儿童胸部生理解剖学特征及损伤机理
2.1.1 肋骨腔
2.1.2 软组织器官
2.2 胸部损伤评价准则
2.2.1 加速度和力损伤准则
2.2.2 压缩量损伤准则
2.2.3 黏性损伤准则
2.2.4 胸部综合指数
2.3 获取儿童损伤生物力学特性方法
2.4 本章小结
第三章 儿童约束系统仿真模型的建立和验证
3.1 正面碰撞台车有限元模型的建立
3.1.1 台车和吸能管仿真模型建立
3.1.2 ECE台车仿真模型建立
3.1.3 儿童安全座椅有限元模型建立
3.1.3.1 五点式背带型CRS模型建立
3.1.3.2 护板型CRS模型建立
3.1.4 儿童假人模型
3.1.5 儿童人体有限元模型
3.1.6 假人姿态预模拟
3.1.7 台车-CRS完整模型搭建及边界条件
3.2 仿真模型的有效性验证
3.2.1 仿真台车加速度曲线的拟合仿真
3.2.2 台车试验结果与有限元结果比较
3.2.2.1 五点式背带型CRS对比分析
3.2.2.2 护板型CRS对比分析
3.3 本章小结
第四章 3岁儿童胸部运动方程建立与胸部器官损伤风险研究
4.1 3岁儿童胸部运动方程建立方法
4.2 五点式背带型CRS中假人胸部运动方程建立分析
4.3 护板型CRS中假人胸部运动方程建立分析
4.4 THUMS3 岁儿童胸部器官损伤风险研究
4.4.1 胸部撞击试验验证
4.4.1.1 边界及加载条件
4.4.1.2 验证结果
4.4.2 THUMS3 岁儿童运动学响应及损伤参数
4.4.3 THUMS3 岁儿童胸部内脏器官应变分布分析
4.4.3.1 肋骨腔
4.4.3.2 心脏
4.4.3.3 肺
4.5 讨论
4.6 本章小节
第五章 儿童约束系统的设计参数分析
5.1 五点式安全带刚度的影响
5.2 安全带和儿童假人之间的摩擦系数的影响
5.3 安全肩带开孔位置的影响
5.4 带扣位置的影响
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文以及所参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]儿童乘员损伤机理及保护措施研究[J]. 曹立波,张瑞锋,刘曜. 汽车工程学报. 2012(01)
[2]基于汽车儿童约束系统法规碰撞试验的试验方法研究[J]. 李可瑞,王步康,杜汇良,张金换. 汽车技术. 2006(S1)
[3]儿童乘员约束系统研究现状与展望[J]. 方园,吴光强. 中国工程科学. 2006(08)
[4]胸部撞击时胸壁的动力学响应与胸部损伤[J]. 刘宝松,王正国,翁格文,宁心,徐红,李晓炎. 中国危重病急救医学. 1999(06)
博士论文
[1]儿童胸部有限元模型开发及损伤机理研究[D]. 蒋彬辉.湖南大学 2013
硕士论文
[1]基于新法规R129的儿童座椅侧面碰撞保护的研究[D]. 杨帆.清华大学 2015
[2]组合薄壁圆形吸能管的碰撞波形复现特性研究[D]. 颜培岗.湖南大学 2011
[3]汽车前碰撞中6岁儿童乘员约束系统的仿真研究[D]. 杨杏梅.湖南大学 2006
本文编号：2896900
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