基于汽車側(cè)面碰撞的3歲兒童乘員損傷防護(hù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車保有量以及機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藬?shù)的顯著增加，我國(guó)的交通安全形勢(shì)不斷加劇。我國(guó)二胎政策的實(shí)施，使兒童數(shù)量增加成為可能，作為弱勢(shì)群體的兒童乘員的保護(hù)迫在眉睫。雖然我國(guó) GB27887-2011《機(jī)動(dòng)車兒童乘員用約束系統(tǒng)》已經(jīng)得到了強(qiáng)制性實(shí)施，但基于汽車側(cè)面碰撞的兒童乘員安全性沒有納入法規(guī)體系，相關(guān)的研究匱乏。因此，為了提高汽車側(cè)面碰撞中兒童乘員的安全性，對(duì)汽車側(cè)面碰撞兒童試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法以及3歲兒童乘員安全防護(hù)進(jìn)行研究具有重

2、要意義。
　　本文根據(jù)法規(guī)以及試驗(yàn)驗(yàn)證了3款不同結(jié)構(gòu)的兒童約束系統(tǒng)模型有效性，作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)。基于UN R129法規(guī)建立了采用吸能管裝置的臺(tái)車側(cè)面碰撞仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)門板進(jìn)行了材料試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)驗(yàn)證了該試驗(yàn)方法的可行性。該方法雖然可行，但重復(fù)性較差，需要針對(duì)不同座椅模型對(duì)臺(tái)車質(zhì)量進(jìn)行調(diào)試。因此，基于此研發(fā)了采用速度曲線的臺(tái)車側(cè)面碰撞仿真試驗(yàn)方法，對(duì)比兩種試驗(yàn)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(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用速度曲線的臺(tái)車側(cè)面碰撞仿真試驗(yàn)方法重復(fù)性好，具有很好地實(shí)用性。此方法將為今后的兒童乘員損傷防護(hù)研究及兒童約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提供一定的指導(dǎo)意義。
　　在采用吸能管裝置的臺(tái)車側(cè)面碰撞仿真試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)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(diǎn)式背帶CRS、ISOFIX固定的五點(diǎn)式背帶CRS、汽車安全帶固定的護(hù)板型CRS）有限元模型，對(duì)3歲兒童乘員側(cè)面碰撞中的損傷風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)表

4、明，0ms時(shí)刻兒童假人隨 CRS和臺(tái)車一起向左運(yùn)動(dòng)。30ms時(shí)刻車門與CRS發(fā)生碰撞，兒童假人開始向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兒童假人頭部發(fā)生側(cè)屈，之后頭部隨軀干向右運(yùn)動(dòng)。損傷結(jié)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(diǎn)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(cè)面碰撞中兒童乘員的胸部和頸部易受到嚴(yán)重?fù)p傷。
　　基于U-NCAP標(biāo)準(zhǔn)建立了整車側(cè)面碰撞仿真試驗(yàn)，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(duì)3歲兒童乘員側(cè)面碰撞中的損傷風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)表明，由于整車側(cè)面碰撞中整車有一個(gè)繞B柱旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致整車側(cè)面碰撞的兒童假人的運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)及損傷結(jié)果與臺(tái)車側(cè)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(cè)運(yùn)動(dòng)。在60ms，兒童假人

6、和CRS一起與變形的車門發(fā)生接觸，同時(shí)兒童假人軀干受到 CRS的力的作用改變運(yùn)動(dòng)方向，兒童假人頭部由于慣性發(fā)生側(cè)屈。90ms時(shí)刻，兒童假人髖部最先運(yùn)動(dòng)到右側(cè)最大位置，兒童假人軀干和四肢繞髖部作一定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。之后兒童假人隨 CRS一起向右側(cè)運(yùn)動(dòng)。損傷結(jié)果表明，三點(diǎn)式座椅約束條件下的兒童假人頭部損傷最嚴(yán)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