正碰有限元假人颈部结构设计与参数优化
发布时间：2022-07-14 18:57
随着汽车行业的快速发展,在给人们出行带来便利的同时,由其引发的交通事故也在危害着人们的生命财产安全。如何提高汽车的碰撞安全性能,最大限度避免或降低乘员伤亡已成为汽车碰撞安全研究领域中的重要课题。以美国、欧洲为首的国家相继制定了一系列汽车安全法规体系,并采用汽车碰撞试验开展汽车碰撞安全性能评价。汽车碰撞安全主要包含主动安全与被动安全两大类,碰撞假人作为汽车被动安全研究中代替真人进行汽车碰撞试验的拟人化试验装置发挥着至关重要的作用。在计算机技术快速发展的背景下,有限元假人应运而生,解决了实体假人周期长、成本高的缺点。在汽车碰撞过程中,驾乘人员颈部损伤比较常见,且因交通导致的长期后遗症中,颈部损伤占据了近一半比例,漫长的恢复周期给个人及社会带来巨大压力。本文选题源自于作者所在课题组与国内某汽车研究机构合作开发项目,并结合天津市智能制造科技重大专项《智能化汽车被动安全检测特殊机器人关键技术研发》（No.16ZXZNGX00100）,致力于设计一种汽车碰撞有限元假人颈部模型应用于汽车正碰试验颈部伤害情况分析,以此评估汽车在碰撞过程中对人体颈部的保护效果。本文主要研究内容包含:分析国内外汽车碰撞假...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 汽车碰撞假人研究意义及现状
1.2 国内外假人颈部设计研究意义及现状
1.3 本文研究内容
第2章 汽车乘员颈部损伤理论及安全法规
2.1 汽车乘员颈部损伤理论
2.1.1 颈部损伤机理
2.1.2 颈部生物力学响应及耐受限值
2.1.3 颈部损伤准则
2.2 乘员颈部相关汽车碰撞安全法规及评价标准
2.2.1 国内外关于乘员颈部保护的相关法规
2.2.2 新车评定规程(NCAP)中颈部评价标准
2.3 本章小结
第3章 有限元假人颈部模型的建立
3.1 假人颈部结构建模
3.1.1 等效颈椎及椎间盘结构建模
3.1.2 颈部肌肉及韧带软组织等效化建模
3.1.3 确定颈部组织材料参数
3.1.4 搭建颈部各结构间连接关系
3.2 创建颈部寰枢关节传感器
3.2.1 颈部传感器简介
3.2.2 选取并创建传感器
3.3 本章小结
第4章 有限元假人颈部模型验证及参数优化
4.1 假人颈部模型标定试验
4.1.1 颈部标定试验法规及要求
4.1.2 颈部标定试验模型建立
4.1.3 颈部标定试验结果分析
4.2 颈部材料参数灵敏度分析
4.2.1 材料参数灵敏度分析概述
4.2.2 结果分析
4.3 正交试验设计
4.4 基于响应面模型的多目标优化设计
4.4.1 构造响应面模型
4.4.2 多目标优化
4.4.3 基于遗传算法的参数优化设计
4.5 本章小结
第5章 假人整车约束对标验证及分析
5.1 整车分析模型建立
5.2 假人姿态调整
5.3 接触设置
5.4 仿真对标结果分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所获得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国50百分位男性小腿有限元模型的建立与验证[J]. 曹立波,杜现平,张冠军,胡跃群,张恺. 汽车工程. 2015(11)
[2]汽车碰撞假人研究综述[J]. 呼慧敏,李先学,丁立,赵朝义. 标准科学. 2015(07)
[3]3岁儿童C4-C5颈椎有限元模型开发及拉伸、弯曲验证[J]. 曹立波,魏嵬,张冠军. 中国生物医学工程学报. 2015(01)
[4]仿真假人研究的发展与展望[J]. 柳松杨,吴铨. 医用生物力学. 2014(05)
[5]冲击载荷下Hybrid Ⅲ假人颈部应力与应变[J]. 赖兴华,赵佳庆,周青. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[6]基于中国人体特征的正面碰撞假人的开发策略探讨[J]. 曹立波,黄新刚,戴黄伟,颜凌波. 中国机械工程. 2014(10)
[7]10岁儿童头部有限元模型的建立及验证[J]. 曹立波,周舟,蒋彬辉,张冠军. 中国生物医学工程学报. 2014(01)
[8]正面碰撞用HIII50百分位男性假人颈部标定系统的研究[J]. 郑利群,张毅,韩刚,刘卫国,赵福全. 现代交通技术. 2013(02)
[9]基于汽车碰撞损伤的人体胸部有限元模型构建与验证[J]. 蔡志华,兰凤崇,陈吉清,刘卫国,雷旦. 医用生物力学. 2013(01)
[10]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞. 计算机应用研究. 2012(04)
硕士论文
[1]高仿生度人体颈部碰撞分析模型建模及损伤机理研究[D]. 刘敏.吉林大学 2016
[2]高速前碰撞冲击下人体颈部生物力学响应的有限元分析和研究[D]. 周蕊.天津科技大学 2008
本文编号：3661694
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 汽车碰撞假人研究意义及现状
1.2 国内外假人颈部设计研究意义及现状
1.3 本文研究内容
第2章 汽车乘员颈部损伤理论及安全法规
2.1 汽车乘员颈部损伤理论
2.1.1 颈部损伤机理
2.1.2 颈部生物力学响应及耐受限值
2.1.3 颈部损伤准则
2.2 乘员颈部相关汽车碰撞安全法规及评价标准
2.2.1 国内外关于乘员颈部保护的相关法规
2.2.2 新车评定规程(NCAP)中颈部评价标准
2.3 本章小结
第3章 有限元假人颈部模型的建立
3.1 假人颈部结构建模
3.1.1 等效颈椎及椎间盘结构建模
3.1.2 颈部肌肉及韧带软组织等效化建模
3.1.3 确定颈部组织材料参数
3.1.4 搭建颈部各结构间连接关系
3.2 创建颈部寰枢关节传感器
3.2.1 颈部传感器简介
3.2.2 选取并创建传感器
3.3 本章小结
第4章 有限元假人颈部模型验证及参数优化
4.1 假人颈部模型标定试验
4.1.1 颈部标定试验法规及要求
4.1.2 颈部标定试验模型建立
4.1.3 颈部标定试验结果分析
4.2 颈部材料参数灵敏度分析
4.2.1 材料参数灵敏度分析概述
4.2.2 结果分析
4.3 正交试验设计
4.4 基于响应面模型的多目标优化设计
4.4.1 构造响应面模型
4.4.2 多目标优化
4.4.3 基于遗传算法的参数优化设计
4.5 本章小结
第5章 假人整车约束对标验证及分析
5.1 整车分析模型建立
5.2 假人姿态调整
5.3 接触设置
5.4 仿真对标结果分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所获得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国50百分位男性小腿有限元模型的建立与验证[J]. 曹立波,杜现平,张冠军,胡跃群,张恺. 汽车工程. 2015(11)
[2]汽车碰撞假人研究综述[J]. 呼慧敏,李先学,丁立,赵朝义. 标准科学. 2015(07)
[3]3岁儿童C4-C5颈椎有限元模型开发及拉伸、弯曲验证[J]. 曹立波,魏嵬,张冠军. 中国生物医学工程学报. 2015(01)
[4]仿真假人研究的发展与展望[J]. 柳松杨,吴铨. 医用生物力学. 2014(05)
[5]冲击载荷下Hybrid Ⅲ假人颈部应力与应变[J]. 赖兴华,赵佳庆,周青. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[6]基于中国人体特征的正面碰撞假人的开发策略探讨[J]. 曹立波,黄新刚,戴黄伟,颜凌波. 中国机械工程. 2014(10)
[7]10岁儿童头部有限元模型的建立及验证[J]. 曹立波,周舟,蒋彬辉,张冠军. 中国生物医学工程学报. 2014(01)
[8]正面碰撞用HIII50百分位男性假人颈部标定系统的研究[J]. 郑利群,张毅,韩刚,刘卫国,赵福全. 现代交通技术. 2013(02)
[9]基于汽车碰撞损伤的人体胸部有限元模型构建与验证[J]. 蔡志华,兰凤崇,陈吉清,刘卫国,雷旦. 医用生物力学. 2013(01)
[10]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞. 计算机应用研究. 2012(04)
硕士论文
[1]高仿生度人体颈部碰撞分析模型建模及损伤机理研究[D]. 刘敏.吉林大学 2016
[2]高速前碰撞冲击下人体颈部生物力学响应的有限元分析和研究[D]. 周蕊.天津科技大学 2008
本文编号：3661694
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3661694.html
