汽車低速后碰撞中安全座椅的設計參數對頸部損傷的影響.pdf

1、在后碰撞導致的各種損傷類型中，頸部損傷占到全部損傷的90％以上。而后碰撞交通事故大部分都是在低速(小于25km/h)情況下發(fā)生的。因此，如何防止低速后碰撞導致的頸部損傷就成了車輛安全領域一個亟待解決的問題。 本論文通過研究安全座椅設計參數和頸部損傷之間的關系，試圖通過優(yōu)化座椅的剛度和幾何結構等設計參數來減少低速后碰撞中產生的頸部損傷。為了較好地研究座椅設計參數和頸部損傷之間的關系，本論文主要采用兩種研究方法，分別是有限元方法和多

2、剛體動力學方法。 在使用有限元方法時，首先建立并驗證了一個有限元假人和一個實驗座椅模型，驗證結果表明有限元假人模型和實驗座椅模型的組合能夠較好地模擬志愿者實驗。采用正交實驗設計方法，以NIC為主要評價指標，以T1相對頭部的最大轉角為輔助評價指標，探討了座椅系統(tǒng)中靠背和頭枕的剛度在低速后碰撞中對頸部損傷的影響。在參數分析中選取了兩種加速度脈沖，一種脈沖加速度平均值為3.1g(相對速度為7km/h)，另一種脈沖加速度平均值為6g(相

3、對速度為15km/h)。 在使用多剛體動力學方法時，首先利用MADYMO軟件建立并驗證了一個后碰撞仿真模型，然后利用該后碰撞模型進行仿真試驗，研究座椅的幾何參數，如頭枕與頭部的位置、靠背傾角和座墊傾角對頸部損傷的影響。 本論文仿真分析研究工作可得到如下主要結果和結論： 有限元座椅一假人系統(tǒng)模型的分析結果表明，與最初的安全座椅相比，使用最優(yōu)設計參數的安全座椅后NICmax減少了31.7％，θmax減少了46.3％。

4、由此可知，優(yōu)化后的座椅大大降低了頸部損傷的風險。靠背剛度參數仿真分析結果表明，在較低速度(7km/h)和中等速度(15km/h)的后碰撞情況下，在一定的彈簧剛度范圍內，座椅靠背的剛度越低，尤其是靠背上端部分的剛度越低，NICmax也越小，頸部損傷的可能性就越低，座椅對人體頸部的保護作用就越好。 多剛體動力學座椅一假人系統(tǒng)模型仿真分析結果顯示，適當地減小頭枕與頭部的水平距離和豎直距離，可以減小頸部損傷的風險。過大或者過小的靠背傾角