基于碰撞隔离护栏形成薄壁长管结构对车灯及乘员下肢损伤的研究
发布时间：2021-09-19 14:22
分析城市道路汽车碰撞护栏事故发现,汽车与隔离护栏碰撞后,护栏横梁容易形成开口薄壁长管结构损伤车体,甚至侵入车内对乘员造成伤害。被研究较多的是护栏上横梁穿透车前挡风玻璃对乘员造成贯穿伤害的情况,而护栏下横梁形成的长管结构对车体和乘员的损伤情况易被忽视。实际事故显示,汽车与中央隔离护栏碰撞后,护栏下横梁会形成开口长管穿透前照灯,在一定条件下会侵入车内,对乘员下肢造成损伤。因此,对变形护栏长管结构碰撞前照灯和乘员下肢的情况进行研究是很有必要的。针对以上问题,本文首先通过有限元仿真实验法建立整车-护栏碰撞模型,仿真结果证明了碰撞后护栏下横梁存在碰撞前照灯并损伤车体的情况。基于这种情况,建立前照灯-护栏长管结构的碰撞简化模型来分析护栏被撞形成的长管结构对前照灯的贯穿过程。进一步的将长管穿透前照灯的影响因素包括碰撞速度、碰撞角度、长管端口情况进行条件组合,通过144组仿真实验来分析长管穿透前照灯的条件。实验结果表明:长管是否形成异形端口对能否穿透前照灯没有影响;碰撞速度小于30km/h或碰撞角度小于30°时,长管无法穿透前照灯;当碰撞速度在40～70km/h且碰撞角度为60～90°的任意组合因素下...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国汽车保有量Fig.1.1Chinesecarownership
方面却鲜少有人研究，尤其是汽车与被撞变形护栏的碰撞对车体和乘员二次伤害的研究更是少有报道。护栏除在标准和法规制定方面存在问题外，在结构和设计形式方面也暴露出很多问题。常见市政矩形管护栏在车辆碰撞护栏事故中危害很高，当汽车由于爆胎、急刹车等原因造成轮胎打滑或者为躲避障碍物而猛打方向盘使得车辆失控撞向护栏时会导致护栏变形，上下横梁容易形成开口薄壁长管结构，当撞击力达到一定程度时，这种长管结构有很大概率会穿透车体进而对车内乘员造成二次伤害，导致更加严重的事故后果[9-10]。车辆护栏碰撞事故如图1.2所示。图1.2车辆与城市道路中央护栏碰撞事故Fig.1.2Collisionbetweenvehicleandroadcentralbarrier汽车前照灯作为汽车的一个薄弱环节，在与护栏长管碰撞时很容易被穿透，长管穿透车灯后容易侵入驾驶舱，进一步的可能会撞上车内乘员的小腿从而造成乘员下肢损伤，图1.3所示邯郸发生的一起汽车碰撞护栏的事故就是这种情况。2016年年底，曲周县南开街一小汽车与道路中央隔离护栏发生碰撞，护栏被撞变形，形成的长管结构从汽车左侧前照灯侵入驾驶室，贯穿司机小腿，司机小腿骨折，所幸无生命危险。
青岛理工大学工学硕士学位论文3图1.3护栏穿透前照灯贯穿乘员小腿事故案例Fig.1.3Caseofguardrailpiercingthroughcarlampthroughoccupant"scalfaccident长期以来，乘员头部、胸部因安全带、安全气囊等乘员约束系统在事故发生时的保护作用，在碰撞测试中得分率较高，均在80%以上[11]，而对于乘员下肢的保护就显得不够完善。约有71%的乘员下肢伤害事故为汽车前碰撞[12]，有统计数据表明根据C-NCAP标准进行的37组100%正面碰撞试验中乘员下肢保护得分率仅为49%~65%，无车型获得满分[13-14]。下肢是目前受中等损伤风险最大的部位，车辆与变形护栏碰撞后长管碰撞乘员小腿会造成骨折等伤害，虽不致命但也严重影响伤者的生活，因此对护栏长管碰撞乘员下肢损伤的研究是十分有必要的。综上所述，本研究在查阅相关资料的基础上，通过计算机仿真建立整车、护栏、前照灯、长管、假人、小腿骨有限元模型来研究护栏长管穿透前照灯和对乘员下肢的损伤情况，并针对传统矩形管护栏暴露出的问题对护栏进行优化设计与改进，对城市道路碰撞安全及乘员的安全保护有一定的积极意义。1.2研究和发展现状1.2.1碰撞仿真研究现状早期研究汽车碰撞主要通过实车碰撞试验，计算机技术兴起后逐渐使用CAE技术模拟并分析碰撞过程。美国、德国等发达国家开始汽车碰撞有限元的研究分析较早，1993年，英国运输研究室的研究员最先对轿车的正面碰撞进行了仿真计算；美国福特公司于1998年最先利用有限元理论进行了车辆与刚性墙碰撞的模拟仿真；HeonYoungKim等人对车辆的耐撞性、乘员约束系统等被动安全性问题进行了CAE仿真和碰撞试验；1966年美国颁布了FMVSS法规，规定了各项碰撞测试的标准，并对乘员保护制定了相应的评价指标。我国在汽车-护栏碰撞计算机仿真方面起步较晚，吉林工业?
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市道路交通事故特点及解决对策[J]. 赵琳娜. 汽车与安全. 2018(05)
[2]车辆与行人碰撞事故中下肢损伤风险研究[J]. 王丙雨,杨济匡,OTTE Dietmar,王方. 振动与冲击. 2016(23)
[3]行人下肢高精度数值模型与损伤参数研究[J]. 兰凤崇,黄伟,陈吉清,吴凯. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[4]城市中央隔离栏安全性改善及优化研究[J]. 奚少新,徐良杰,刘启远,应聃. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(02)
[5]城市道路中央隔离栏受撞仿真实验分析[J]. 应聃,徐良杰,奚少新. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(02)
[6]汽车夹层风挡玻璃的数值模拟和试验验证[J]. 王栋,王亚军,施欲亮,吴沈荣,赵正,吴特. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[7]轻型卡车驾驶室侧面耐撞性摆锤撞击仿真与改进[J]. 王良模,陈东益,邹小俊,张一京,张汤赟. 中国公路学报. 2014(06)
[8]城市道路护栏设计中环境因素研究[J]. 刘青峰. 科技风. 2013(17)
[9]城市护栏的研究与探索[J]. 邓军. 建材世界. 2013(03)
[10]混Ⅲ碰撞假人有限元模型的改进及应用[J]. 唐亮,周青,王青春. 机械工程学报. 2013(15)
博士论文
[1]汽车接触碰撞仿真中的关键技术研究[D]. 高晖.湖南大学 2008
硕士论文
[1]高速公路波形梁护栏碰撞仿真研究及其优化[D]. 伊政.湖南大学 2014
[2]基于LS-DYNA的汽车侧面碰撞仿真研究[D]. 史文艳.武汉理工大学 2014
[3]基于热分析的LED汽车前照灯结构设计及优化[D]. 胡书红.中国计量学院 2013
[4]LED汽车前照灯的应用研究[D]. 赵梦雄.华中科技大学 2013
本文编号：3401773
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国汽车保有量Fig.1.1Chinesecarownership
方面却鲜少有人研究，尤其是汽车与被撞变形护栏的碰撞对车体和乘员二次伤害的研究更是少有报道。护栏除在标准和法规制定方面存在问题外，在结构和设计形式方面也暴露出很多问题。常见市政矩形管护栏在车辆碰撞护栏事故中危害很高，当汽车由于爆胎、急刹车等原因造成轮胎打滑或者为躲避障碍物而猛打方向盘使得车辆失控撞向护栏时会导致护栏变形，上下横梁容易形成开口薄壁长管结构，当撞击力达到一定程度时，这种长管结构有很大概率会穿透车体进而对车内乘员造成二次伤害，导致更加严重的事故后果[9-10]。车辆护栏碰撞事故如图1.2所示。图1.2车辆与城市道路中央护栏碰撞事故Fig.1.2Collisionbetweenvehicleandroadcentralbarrier汽车前照灯作为汽车的一个薄弱环节，在与护栏长管碰撞时很容易被穿透，长管穿透车灯后容易侵入驾驶舱，进一步的可能会撞上车内乘员的小腿从而造成乘员下肢损伤，图1.3所示邯郸发生的一起汽车碰撞护栏的事故就是这种情况。2016年年底，曲周县南开街一小汽车与道路中央隔离护栏发生碰撞，护栏被撞变形，形成的长管结构从汽车左侧前照灯侵入驾驶室，贯穿司机小腿，司机小腿骨折，所幸无生命危险。
青岛理工大学工学硕士学位论文3图1.3护栏穿透前照灯贯穿乘员小腿事故案例Fig.1.3Caseofguardrailpiercingthroughcarlampthroughoccupant"scalfaccident长期以来，乘员头部、胸部因安全带、安全气囊等乘员约束系统在事故发生时的保护作用，在碰撞测试中得分率较高，均在80%以上[11]，而对于乘员下肢的保护就显得不够完善。约有71%的乘员下肢伤害事故为汽车前碰撞[12]，有统计数据表明根据C-NCAP标准进行的37组100%正面碰撞试验中乘员下肢保护得分率仅为49%~65%，无车型获得满分[13-14]。下肢是目前受中等损伤风险最大的部位，车辆与变形护栏碰撞后长管碰撞乘员小腿会造成骨折等伤害，虽不致命但也严重影响伤者的生活，因此对护栏长管碰撞乘员下肢损伤的研究是十分有必要的。综上所述，本研究在查阅相关资料的基础上，通过计算机仿真建立整车、护栏、前照灯、长管、假人、小腿骨有限元模型来研究护栏长管穿透前照灯和对乘员下肢的损伤情况，并针对传统矩形管护栏暴露出的问题对护栏进行优化设计与改进，对城市道路碰撞安全及乘员的安全保护有一定的积极意义。1.2研究和发展现状1.2.1碰撞仿真研究现状早期研究汽车碰撞主要通过实车碰撞试验，计算机技术兴起后逐渐使用CAE技术模拟并分析碰撞过程。美国、德国等发达国家开始汽车碰撞有限元的研究分析较早，1993年，英国运输研究室的研究员最先对轿车的正面碰撞进行了仿真计算；美国福特公司于1998年最先利用有限元理论进行了车辆与刚性墙碰撞的模拟仿真；HeonYoungKim等人对车辆的耐撞性、乘员约束系统等被动安全性问题进行了CAE仿真和碰撞试验；1966年美国颁布了FMVSS法规，规定了各项碰撞测试的标准，并对乘员保护制定了相应的评价指标。我国在汽车-护栏碰撞计算机仿真方面起步较晚，吉林工业?
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市道路交通事故特点及解决对策[J]. 赵琳娜. 汽车与安全. 2018(05)
[2]车辆与行人碰撞事故中下肢损伤风险研究[J]. 王丙雨,杨济匡,OTTE Dietmar,王方. 振动与冲击. 2016(23)
[3]行人下肢高精度数值模型与损伤参数研究[J]. 兰凤崇,黄伟,陈吉清,吴凯. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[4]城市中央隔离栏安全性改善及优化研究[J]. 奚少新,徐良杰,刘启远,应聃. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(02)
[5]城市道路中央隔离栏受撞仿真实验分析[J]. 应聃,徐良杰,奚少新. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(02)
[6]汽车夹层风挡玻璃的数值模拟和试验验证[J]. 王栋,王亚军,施欲亮,吴沈荣,赵正,吴特. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[7]轻型卡车驾驶室侧面耐撞性摆锤撞击仿真与改进[J]. 王良模,陈东益,邹小俊,张一京,张汤赟. 中国公路学报. 2014(06)
[8]城市道路护栏设计中环境因素研究[J]. 刘青峰. 科技风. 2013(17)
[9]城市护栏的研究与探索[J]. 邓军. 建材世界. 2013(03)
[10]混Ⅲ碰撞假人有限元模型的改进及应用[J]. 唐亮,周青,王青春. 机械工程学报. 2013(15)
博士论文
[1]汽车接触碰撞仿真中的关键技术研究[D]. 高晖.湖南大学 2008
硕士论文
[1]高速公路波形梁护栏碰撞仿真研究及其优化[D]. 伊政.湖南大学 2014
[2]基于LS-DYNA的汽车侧面碰撞仿真研究[D]. 史文艳.武汉理工大学 2014
[3]基于热分析的LED汽车前照灯结构设计及优化[D]. 胡书红.中国计量学院 2013
[4]LED汽车前照灯的应用研究[D]. 赵梦雄.华中科技大学 2013
本文编号：3401773
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