基于汽車側面碰撞的3歲兒童乘員損傷防護研究.pdf

1、隨著我國經濟的快速發(fā)展，汽車保有量以及機動車駕駛人數(shù)的顯著增加，我國的交通安全形勢不斷加劇。我國二胎政策的實施，使兒童數(shù)量增加成為可能，作為弱勢群體的兒童乘員的保護迫在眉睫。雖然我國 GB27887-2011《機動車兒童乘員用約束系統(tǒng)》已經得到了強制性實施，但基于汽車側面碰撞的兒童乘員安全性沒有納入法規(guī)體系，相關的研究匱乏。因此，為了提高汽車側面碰撞中兒童乘員的安全性，對汽車側面碰撞兒童試驗評價方法以及3歲兒童乘員安全防護進行研究具有重

2、要意義。
　　本文根據(jù)法規(guī)以及試驗驗證了3款不同結構的兒童約束系統(tǒng)模型有效性，作為后續(xù)研究的基礎。基于UN R129法規(guī)建立了采用吸能管裝置的臺車側面碰撞仿真試驗模型，對門板進行了材料試驗驗證，同時驗證了該試驗方法的可行性。該方法雖然可行，但重復性較差，需要針對不同座椅模型對臺車質量進行調試。因此，基于此研發(fā)了采用速度曲線的臺車側面碰撞仿真試驗方法，對比兩種試驗方法中 CRS的速度曲線及兒童假人的損傷值，發(fā)現(xiàn)兩種方法是等效且均是有

3、效的。對比發(fā)現(xiàn)，采用速度曲線的臺車側面碰撞仿真試驗方法重復性好，具有很好地實用性。此方法將為今后的兒童乘員損傷防護研究及兒童約束系統(tǒng)設計方法提供一定的指導意義。
　　在采用吸能管裝置的臺車側面碰撞仿真試驗方法的基礎上，采用Q系列3歲兒童假人和3種不同兒童約束系統(tǒng)（汽車安全帶固定的五點式背帶CRS、ISOFIX固定的五點式背帶CRS、汽車安全帶固定的護板型CRS）有限元模型，對3歲兒童乘員側面碰撞中的損傷風險進行了研究。運動學響應表

4、明，0ms時刻兒童假人隨 CRS和臺車一起向左運動。30ms時刻車門與CRS發(fā)生碰撞，兒童假人開始向右運動，同時兒童假人頭部發(fā)生側屈，之后頭部隨軀干向右運動。損傷結果表明，ISOFIX座椅約束條件下的兒童假人頭部損傷值最大，其HPC15和頭部加速度（3ms）分別為2085.0和171.7g。除三點式座椅約束條件下的兒童假人，接近3歲兒童的損傷耐受極限外，其他兩種工況下的兒童假人的胸部合成加速度（3ms）和頸部彎曲值均大大超過3歲兒童的耐

5、受極限值，可見側面碰撞中兒童乘員的胸部和頸部易受到嚴重損傷。
　　基于U-NCAP標準建立了整車側面碰撞仿真試驗，采用Q系列3歲兒童假人和3種不同兒童約束系統(tǒng)有限元模型，對3歲兒童乘員側面碰撞中的損傷風險進行了研究。運動學響應表明，由于整車側面碰撞中整車有一個繞B柱旋轉的運動，導致整車側面碰撞的兒童假人的運動學響應及損傷結果與臺車側面碰撞存在差異性。隨著MDB與整車發(fā)生碰撞，兒童假人和CRS由于慣性向左側運動。在60ms，兒童假人

6、和CRS一起與變形的車門發(fā)生接觸，同時兒童假人軀干受到 CRS的力的作用改變運動方向，兒童假人頭部由于慣性發(fā)生側屈。90ms時刻，兒童假人髖部最先運動到右側最大位置，兒童假人軀干和四肢繞髖部作一定的旋轉運動。之后兒童假人隨 CRS一起向右側運動。損傷結果表明，三點式座椅約束條件下的兒童假人頭部損傷最嚴重，其 HPC15和頭部加速度（3ms）分別為554.5和82.1g。3種工況下的兒童假人的胸部加速度（3ms）均超過了參考值55g，可見