基于ECER129正面碰撞的兒童乘員動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及CRS參數(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)私人汽車保有量的飛速增長(zhǎng)，越來(lái)越多的家長(zhǎng)攜帶兒童乘坐私家車出行，隨之而出現(xiàn)的兒童乘車安全問題也逐漸引起了家長(zhǎng)以及社會(huì)的重視。汽車上的安全帶、安全氣囊等約束系統(tǒng)都是專為保護(hù)成人乘員所設(shè)計(jì)的，對(duì)于身材較矮小、身體發(fā)育不夠成熟的兒童乘員來(lái)說，在碰撞事故發(fā)生時(shí)，成人乘員約束系統(tǒng)不但不能很好的保護(hù)兒童乘員，還有可能使兒童乘員受到更嚴(yán)重的傷害。兒童安全座椅作為保護(hù)兒童乘員乘車時(shí)的保護(hù)約束裝置，可以在汽車碰撞事故中通過限制佩戴者身體的移動(dòng)有效

2、降低兒童乘員的傷害程度及死亡的概率，而其碰撞安全性是兒童約束系統(tǒng)研究的核心問題之一。有限元法已是兒童約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的最重要的環(huán)節(jié)之一,兒童假人的使用更是仿真計(jì)算中最重要的一點(diǎn)。目前應(yīng)用在兒童約束系統(tǒng)正面碰撞臺(tái)車試驗(yàn)的仿真研究中的兒童有限元假人都有一定的局限性，并不能完全代替真實(shí)的兒童。因此研究目前兒童假人的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)以及它們之間異同對(duì)今后兒童假人的研發(fā)有著重要意義，對(duì)兒童安全領(lǐng)域也有著至關(guān)重要的作用。此外，為了提高兒童乘員的乘車安全性，

3、對(duì)兒童乘員約束系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究是非常必要的。
　　本文以三款國(guó)產(chǎn)的兒童安全座椅——三點(diǎn)式安全帶綁定的前護(hù)板型CRS、普通的5點(diǎn)式背帶型CRS和ISOFIX接口的5點(diǎn)式背帶型CRS（無(wú)上拉帶）為研究對(duì)象，基于有限元法，采用Q系列的3歲兒童假人模型，在ECE-R129試驗(yàn)條件下，對(duì)這三款結(jié)構(gòu)不同的兒童安全座椅建立了有限元正面碰撞臺(tái)車試驗(yàn)仿真模型并加以臺(tái)車試驗(yàn)驗(yàn)證，分析兒童安全座椅對(duì)乘員損傷的保護(hù)性能。經(jīng)驗(yàn)證，Q3兒童假人在這三款

4、兒童約束系統(tǒng)中均可以受到有效的保護(hù)，且這三款兒童安全座椅的仿真試驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)的臺(tái)車試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了較好的一致性，可以作為本文之后研究的基礎(chǔ)模型。
　　為了研究3歲兒童乘員模型的差異性對(duì)兒童安全約束系統(tǒng)（CRS）防護(hù)性能評(píng)價(jià)的影響，本文基于ECER129法規(guī)正面碰撞臺(tái)車試驗(yàn)方法，采用Q3兒童假人和THUMS3YO兒童人體有限元模型，建立基于不同類型的兒童約束系統(tǒng)（CRS）約束的正面碰撞臺(tái)車試驗(yàn)仿真模型。對(duì)比分析了Q3和THUMS3YO

5、有限元模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)以及頭部、頸部和胸部損傷物理參數(shù)。結(jié)果表明：在同1款CRS約束條件下，THUMS3YO模型在頸部彎曲角度、胸部壓縮量和胸部合成加速度均大于Q3模型。在前護(hù)板式CRS中，Q3出現(xiàn)較大的向上翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，THUMS3YO出現(xiàn)輕微的下潛趨勢(shì), THUMS3YO的頭部加速度峰值較Q3更早達(dá)到，但其頭部合成加速度和上頸部力較Q3小。研究結(jié)果表明：相比于Q3假人模型，THUMS3YO的頸部與胸部更具有柔韌性，生物逼真度更高。該

6、結(jié)論也為今后兒童假人的應(yīng)用與發(fā)展提供了參考依據(jù)。
　　本文在對(duì)Q3兒童假人約束在ISOFIX CRS上的模型進(jìn)行驗(yàn)證后，研究了該座椅關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)如兒童安全帶與兒童假人間的摩擦系數(shù)、兒童安全帶的剛度、兒童安全帶肩帶穿孔位置和兒童安全座椅與汽車座椅坐墊間摩擦系數(shù)對(duì)兒童乘員響應(yīng)的影響，研究結(jié)果表明，這四個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)兒童乘員在正面碰撞中的影響比較大，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整這些設(shè)計(jì)參數(shù)可降低兒童乘員在碰撞事故中的傷亡概率。接著在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理的指