轎車-行人碰撞中頭部和下肢損傷分析以及防護措施的研究.pdf

1、在行人一車輛碰撞事故中，行人因為沒有保護空間而成為易受傷害群體，事故發(fā)生率極高。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，行人事故中頭部和下肢是主要的受傷部位。因此，國內(nèi)外車輛安全專家及研究人員對頭部和下肢防護展開了大量的研究。 本文旨在分析人車碰撞事故中，汽車前部結構參數(shù)對人體頭部與下肢損傷的影響，并討論人體頭部和下肢損傷防護措施。 在MADYMO軟件中改進了瑞典查爾摩斯大學開發(fā)的50百分位行人多剛體數(shù)學模型的肩部結構。通過增加胸鎖關節(jié)、肩鎖關節(jié)

2、以及盂肱關節(jié)三個解剖學關節(jié)及各組成骨骼，和定義關節(jié)的機械特性，并通過生物力學實驗結果驗證了肩部模型的有效性，提高了肩部結構生物逼真度。以此行人模型作為本論文工作中研究汽車與行人碰撞生物力學問題和參數(shù)分析的工具。參考世界各國汽車前部幾何形狀統(tǒng)計數(shù)據(jù)，設定前部結構尺寸主要設計變量范圍，并根據(jù)轎車產(chǎn)品前部保險杠、發(fā)動機罩、前擋風玻璃結構幾何形狀尺寸分別建立了如下汽車與行人碰撞分析基本模型：(1)汽車前部結構參數(shù)對人體下肢損傷影響分析模型；(2

3、)汽車前部結構參數(shù)對頭部損傷影響分析模型；(3)行人頭部防護氣囊參數(shù)分析及優(yōu)化模型；(4)面向行人保護的保險杠設計分析模型。 運用正交試驗設計方法，選擇試驗點，繪制趨勢圖和方差分析(ANOVA)研究了汽車前部結構對頭部和下肢損傷參數(shù)的影響規(guī)律以及影響程度。討論了行人頭部防護措施。建立了頭部防護氣囊模型，并且求得氣囊參數(shù)的最優(yōu)解，最后探討了減少膝關節(jié)損傷的保險杠設計方法。 研究結果表明：降低保險杠高度，增加保險杠上下之間的

4、寬度及保險杠與發(fā)動機罩前端的距離可以減少汽車與行人碰撞時對行人膝關節(jié)的損傷；減少擋風玻璃傾角，增加發(fā)動機蓋傾角，增加發(fā)動機蓋離地高度，可以減少行人頭部損傷；在保險杠橫梁上安裝緩沖塑料，脛骨加速度減少37.6％，同時膝關節(jié)彎曲角度減少51.9％，在脛骨下端增加支撐結構，膝關節(jié)彎曲角度減少12％，從而減少膝關節(jié)損傷。 本文為研究行人與汽車碰撞生物力學問題和開發(fā)行人頭部和下肢的防護技術，提供了一套有效的工具和仿真分析方法。模擬計算結果