汽车前排座椅鞭打试验仿真分析及优化
发布时间：2021-09-02 13:13
随着现代交通的发展,汽车保有量在逐年上升,随之导致的是交通事故发生率的不断攀升,交通事故给人们造成了大量的生命与财产损失。在交通事故中常见的一种事故类型为汽车的追尾,这种低速后撞发生时通常会导致人体颈部像挥鞭一样带动头部甩动,进而产生颈部过伸与过弯,造成的损伤即挥鞭伤。而汽车座椅可以在追尾时通过支撑躯干与头部达到对颈部的保护效果,并且不同的座椅参数配置下座椅防挥鞭伤能力有所差异。据此本文对挥鞭伤形成机理、鞭打试验仿真模型的建立、座椅防挥鞭伤影响因素以及座椅参数优化问题进行了研究,旨在归纳座椅对颈部保护能力的影响因素及规律,并对座椅结构进行优化以提升其防挥鞭伤的性能。在整个研究过程中主要包含以下几点研究内容:（1）综述了颈部损伤机理,探究挥鞭伤中颈部所受生物力学特点,阐述了座椅针对防止颈部挥鞭伤所经历的研究及改进历程。（2）利用建模仿真软件HyperMesh建立座椅和假人有限元模型,介绍C-NCAP中鞭打试验规程,根据规程的试验办法进行碰撞试验模拟仿真。随后在仿真结果中提取所用指标按照鞭打试验规程评分标准给出评价。（3）以初始有限元模型为基础,找到座椅抗挥鞭伤能力的影响因素,并通过变化单...
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｈｙｂｉｒｄｌｌｌ假人構型??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｕｍｍｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆＨｙｂｉｒｄ?ＩＩＩ??
第一章绪论?硕士研宂生学位论ｊ??１．２．３颈部生物力学研究??研究挥鞭伤就要了解颈部的生物力学特点，颈部作为头部与身体躯干之间的连接关??节，主要由椎间盘、锥间关节、椎骨、韧带和肌肉等软组织构成，对头部起到支撑作用，??并且能多自由度运动。颈部主要的运动形式相对于躯干来说分别为：前后弯曲、拉伸、??两侧弯曲和旋转，在整个运动中脊椎和肌肉可以保护住脊髓和神经免受挤压，颈部主要??关节有寰枕关节、寰枢关节和小关节［４１１。分别与胸骨脊椎和颅骨连接，颈椎部分是整个??脊柱区域最灵活的部位，上至下排列的Ｃ１至Ｃ７颈椎支撑头部，完成头颈部的运动，对??脊髓等内部组织起到保护支撑作用。??图１．２颈椎示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｅｒｖｉｃａｌ?ｓｐｉｎｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??研究损伤生物力学能为研究汽车的碰撞安全提供有必要的前提，人们也将此项研究??称为碰撞生物力学。通过对碰撞中人体受力损伤和各部位关节动力学响应规律的探究可??以更好的总结汽车被动安全中的注意事项，所以对于损伤动力学的研究十分必要，并且??研宄的越透彻越能还原碰撞损伤的真实情况。??１．２．４后碰撞头颈部运动过程??要研究对颈部的保护首先研宄颈部在整个后碰撞过程中的的动态响应过程，由于后??碰撞后汽车座椅与人体的运动不能保持同步所以就会产生一个速度与加速度的差值，由??此躯干会带动颈部及头部运动，整个运动过程也就是挥鞭过程。为探究此过程，人们用??了志愿者试验、尸体试验研究，总结规律将后碰撞人体头部颈部相应过程划分为三个阶??段如图１．３。??６??
硕士研究生学位论文?第一章绪论??Ｎｅｕｔｒａｌ?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ??ＭｏＲｉｄ?Ｖｉｅｗｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｍｙ?（＜ｆ）?Ｍｖ?Ｍ??￥?＃?＃?％％??——＞｜?｜＜??ｒ￣??Ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ?（Ｓ?Ｓｈａｐｅ）?ｎｍ）??ｙ??Ｈｅａｄ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｈａｎｇｅ?、早??Ｔｈｏｒａｘ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｈａｎｇｅ?＾??Ｈｅａｄ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｈａｎｇｅ??图１．３乘员头颈部响应过程??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｎｅｃｋ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐａｓｓｅｎｇｅｒ??（１）回收／伸展过程??当发生后碰撞时，车身受到来自后方的力产生加速度，靠背在此加速度作用下相对??于人体提供了一个向前的推力，由于靠背与后背呈一定的角度，所以后背受到斜向上的??合力，此时后背的运动轨迹是向前向上，而头部因为无倚靠基于惯性后滞留，最终导致??身体向前运动并上提，头部相对向后导致颈部伸展弯曲形成“ｓ”形，头部最终后仰。??（２）向前运动过程??当头部接触到头枕后，头枕给头部一定的支撑，当向前的加速度减小后由于头枕与??靠背的弹性，给躯干和头部向前的推力，整个机构就会推动靠背与头部向前运动，但是??头部向前运动的时间点不－定同步于靠背Ｉ１＇１』前运动的时间点，这取决于两部分的韧性差??别，所以可能中间会形成不同步，在不同步情况下一般都是靠背己经开始向前，而头枕??继续向后方运动一段再向前。??（３）前伸／弯曲过程??继续向前运动过程中，由于躯干具有安全带和腿部腰部的支撑作用所以会在一定位??置上停止，而头部向前运动时脱离开头枕就只有颈部控制其
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正交试验的矿用车驾驶室多参数优化设计[J]. 李伟平,冯子农,单喜乐,康晋. 机械强度. 2018(06)
[2]基于正交试验的汽车同步带传动噪声预测方法研究[J]. 史尧臣,李占国,周宏,周鹏. 机械传动. 2018(10)
[3]挥鞭伤性能验证噪声分析[J]. 王海华. 汽车零部件. 2018(06)
[4]长城某SUV座椅防挥鞭伤性能改进[J]. 吕宝锋,韩峰. 汽车电器. 2017(12)
[5]鞭打试验中BioRID Ⅱ与THUMS模型颈部损伤对比[J]. 胡远志,胡源源,蒋成约,刘西,廖高健. 汽车安全与节能学报. 2017(03)
[6]汽车座椅开发中鞭打性能的改善研究[J]. 赵建新. 机电信息. 2017(21)
[7]基于LS-DYNA的某座椅鞭打性能分析和优化[J]. 胡远志,胡源源,刘西,廖高健. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(06)
[8]浅谈汽车座椅头枕防鞭打设计[J]. 杨先宇,李研,高鹏,吴敬业. 内燃机与配件. 2017(09)
[9]人体运动链鞭打动作生物力学特征分析[J]. 耿丽. 中学物理教学参考. 2016 (24)
[10]基于某座椅防挥鞭伤性能提升[J]. 岳国辉,吕宝锋,韩峰,陈现岭. 汽车工程师. 2016(01)
硕士论文
[1]某乘用车座椅模态分析研究[D]. 涂炜玮.长沙理工大学 2017
[2]基于ABAQUS的拖拉机座椅有限元建模与压力特性分析[D]. 牛司伟.东北农业大学 2017
[3]汽车追尾碰撞中乘员颈部保护的仿真分析与研究[D]. 梁剑.长安大学 2017
[4]汽车座椅总成CAE分析及二次开发[D]. 王维.重庆理工大学 2017
[5]汽车追尾碰撞模拟装置的研制及颈部追尾碰撞损伤的防护研究[D]. 张静.重庆大学 2016
[6]第三代汽车中锰钢力学性能与成形参数探究[D]. 靳菲.大连理工大学 2015
[7]基于神经网络和遗传算法的防挥鞭伤安全座椅的优化设计[D]. 王芳.浙江大学 2015
[8]某汽车驾驶员座椅安全性的仿真研究[D]. 陈欢.辽宁工业大学 2014
[9]汽车座椅腰部支撑结构设计及有限元分析与优化[D]. 初殿欢.东北大学 2013
[10]某轿车后排座椅有限元分析与优化设计[D]. 郝萌.吉林大学 2013
本文编号：3379076
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｈｙｂｉｒｄｌｌｌ假人構型??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｕｍｍｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆＨｙｂｉｒｄ?ＩＩＩ??
第一章绪论?硕士研宂生学位论ｊ??１．２．３颈部生物力学研究??研究挥鞭伤就要了解颈部的生物力学特点，颈部作为头部与身体躯干之间的连接关??节，主要由椎间盘、锥间关节、椎骨、韧带和肌肉等软组织构成，对头部起到支撑作用，??并且能多自由度运动。颈部主要的运动形式相对于躯干来说分别为：前后弯曲、拉伸、??两侧弯曲和旋转，在整个运动中脊椎和肌肉可以保护住脊髓和神经免受挤压，颈部主要??关节有寰枕关节、寰枢关节和小关节［４１１。分别与胸骨脊椎和颅骨连接，颈椎部分是整个??脊柱区域最灵活的部位，上至下排列的Ｃ１至Ｃ７颈椎支撑头部，完成头颈部的运动，对??脊髓等内部组织起到保护支撑作用。??图１．２颈椎示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｅｒｖｉｃａｌ?ｓｐｉｎｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??研究损伤生物力学能为研究汽车的碰撞安全提供有必要的前提，人们也将此项研究??称为碰撞生物力学。通过对碰撞中人体受力损伤和各部位关节动力学响应规律的探究可??以更好的总结汽车被动安全中的注意事项，所以对于损伤动力学的研究十分必要，并且??研宄的越透彻越能还原碰撞损伤的真实情况。??１．２．４后碰撞头颈部运动过程??要研究对颈部的保护首先研宄颈部在整个后碰撞过程中的的动态响应过程，由于后??碰撞后汽车座椅与人体的运动不能保持同步所以就会产生一个速度与加速度的差值，由??此躯干会带动颈部及头部运动，整个运动过程也就是挥鞭过程。为探究此过程，人们用??了志愿者试验、尸体试验研究，总结规律将后碰撞人体头部颈部相应过程划分为三个阶??段如图１．３。??６??
硕士研究生学位论文?第一章绪论??Ｎｅｕｔｒａｌ?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ??ＭｏＲｉｄ?Ｖｉｅｗｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｍｙ?（＜ｆ）?Ｍｖ?Ｍ??￥?＃?＃?％％??——＞｜?｜＜??ｒ￣??Ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ?（Ｓ?Ｓｈａｐｅ）?ｎｍ）??ｙ??Ｈｅａｄ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｈａｎｇｅ?、早??Ｔｈｏｒａｘ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｈａｎｇｅ?＾??Ｈｅａｄ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｃｈａｎｇｅ??图１．３乘员头颈部响应过程??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｎｅｃｋ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐａｓｓｅｎｇｅｒ??（１）回收／伸展过程??当发生后碰撞时，车身受到来自后方的力产生加速度，靠背在此加速度作用下相对??于人体提供了一个向前的推力，由于靠背与后背呈一定的角度，所以后背受到斜向上的??合力，此时后背的运动轨迹是向前向上，而头部因为无倚靠基于惯性后滞留，最终导致??身体向前运动并上提，头部相对向后导致颈部伸展弯曲形成“ｓ”形，头部最终后仰。??（２）向前运动过程??当头部接触到头枕后，头枕给头部一定的支撑，当向前的加速度减小后由于头枕与??靠背的弹性，给躯干和头部向前的推力，整个机构就会推动靠背与头部向前运动，但是??头部向前运动的时间点不－定同步于靠背Ｉ１＇１』前运动的时间点，这取决于两部分的韧性差??别，所以可能中间会形成不同步，在不同步情况下一般都是靠背己经开始向前，而头枕??继续向后方运动一段再向前。??（３）前伸／弯曲过程??继续向前运动过程中，由于躯干具有安全带和腿部腰部的支撑作用所以会在一定位??置上停止，而头部向前运动时脱离开头枕就只有颈部控制其
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正交试验的矿用车驾驶室多参数优化设计[J]. 李伟平,冯子农,单喜乐,康晋. 机械强度. 2018(06)
[2]基于正交试验的汽车同步带传动噪声预测方法研究[J]. 史尧臣,李占国,周宏,周鹏. 机械传动. 2018(10)
[3]挥鞭伤性能验证噪声分析[J]. 王海华. 汽车零部件. 2018(06)
[4]长城某SUV座椅防挥鞭伤性能改进[J]. 吕宝锋,韩峰. 汽车电器. 2017(12)
[5]鞭打试验中BioRID Ⅱ与THUMS模型颈部损伤对比[J]. 胡远志,胡源源,蒋成约,刘西,廖高健. 汽车安全与节能学报. 2017(03)
[6]汽车座椅开发中鞭打性能的改善研究[J]. 赵建新. 机电信息. 2017(21)
[7]基于LS-DYNA的某座椅鞭打性能分析和优化[J]. 胡远志,胡源源,刘西,廖高健. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(06)
[8]浅谈汽车座椅头枕防鞭打设计[J]. 杨先宇,李研,高鹏,吴敬业. 内燃机与配件. 2017(09)
[9]人体运动链鞭打动作生物力学特征分析[J]. 耿丽. 中学物理教学参考. 2016 (24)
[10]基于某座椅防挥鞭伤性能提升[J]. 岳国辉,吕宝锋,韩峰,陈现岭. 汽车工程师. 2016(01)
硕士论文
[1]某乘用车座椅模态分析研究[D]. 涂炜玮.长沙理工大学 2017
[2]基于ABAQUS的拖拉机座椅有限元建模与压力特性分析[D]. 牛司伟.东北农业大学 2017
[3]汽车追尾碰撞中乘员颈部保护的仿真分析与研究[D]. 梁剑.长安大学 2017
[4]汽车座椅总成CAE分析及二次开发[D]. 王维.重庆理工大学 2017
[5]汽车追尾碰撞模拟装置的研制及颈部追尾碰撞损伤的防护研究[D]. 张静.重庆大学 2016
[6]第三代汽车中锰钢力学性能与成形参数探究[D]. 靳菲.大连理工大学 2015
[7]基于神经网络和遗传算法的防挥鞭伤安全座椅的优化设计[D]. 王芳.浙江大学 2015
[8]某汽车驾驶员座椅安全性的仿真研究[D]. 陈欢.辽宁工业大学 2014
[9]汽车座椅腰部支撑结构设计及有限元分析与优化[D]. 初殿欢.东北大学 2013
[10]某轿车后排座椅有限元分析与优化设计[D]. 郝萌.吉林大学 2013
本文编号：3379076
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