轿车侧面碰撞乘员损伤影响因素的分析与优化

论文摘要

近几年我国道路交通事故统计数据表明，在不同事故形态统计数据中，汽车发生侧面碰撞的事故数是最高的，而且由此造成的死亡人数、受伤人数以及直接财产损失都很高。为此，需要专门针对侧面碰撞展开研究，研究乘员在碰撞过程中的损伤机理，提高汽车的侧面碰撞安全性能，这无论是对于乘员的保护还是道路交通安全的改善都具有很大的意义。本文应用Hypermesh软件建立了某款车的侧面碰撞有限元模型。并采用LS-DYNA软件进行运算，将仿真运算结果与实车碰撞结果进行对比，验证了该侧面碰撞有限元模型的有效性。通过采用正交试验设计方法进行了一系列侧面碰撞有限元仿真试验，研究了腹部与内饰扶手距离、车门内饰件刚度、B柱刚度及推动块刚度这四个因素对乘员损伤的影响。通过研究发现：在一定范围内，腹部与内饰扶手距离的增大及B柱刚度的增大总体上都有利于减小乘员的综合损伤，而内饰件刚度的增大总体上会增加乘员的综合损伤；推动块刚度在本模型中对乘员损伤的影响很小。提出了一种侧面碰撞综合伤害评估值WICSI。并以WICSI为目标值，采用回归分析方法对结构进行参数优化，结果表明，当腹部与内饰扶手距离取180mm、车门内饰刚度取原刚度的25%以及B柱刚度取原刚度的140%时，可得到最小的WICSI值。同时提出了针对C-NCAP评分的目标函数C-WICSI，并采用相同的方法进行优化分析，结果表明当腹部与内饰扶手距离取180mm、车门内饰刚度取原刚度的200%以及B柱刚度取原刚度的140%时，可得到最高的C-NCAP评分。采用加强汽车侧面结构刚度和改进汽车内饰结构相结合的方法来对汽车侧面碰撞结构进行改进，并进行了汽车侧面碰撞仿真试验，通过对比发现改进后假人的损伤得到有效的改善，大大提高了该车的侧面碰撞安全性能。本文的研究结果对轿车侧面碰撞结构参数的设计与优化具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 汽车侧面碰撞特点及乘员损伤机理
• 1.2.1 汽车侧面碰撞特点
• 1.2.2 乘员损伤机理
• 1.3 汽车侧面碰撞国内外研究状况及研究方法
• 1.3.1 汽车侧面碰撞国内外研究状况
• 1.3.2 汽车侧面碰撞研究方法
• 1.4 国内外汽车侧面碰撞法规简介
• 1.4.1 美国汽车侧面碰撞法规
• 1.4.2 欧洲汽车侧面碰撞法规
• 1.4.3 我国汽车侧面碰撞法规
• 1.4.4 新车评价规程 （ New Car Assessm ent Program , NCAP ）
• 1.5 侧面碰撞乘员损伤评价标准
• 1.5.1 头部损伤评价
• 1.5.2 胸部损伤评价
• 1.5.3 腹部损伤评价
• 1.5.4 骨盆损伤评价
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第2章 侧面碰撞有限元建模
• 2.1 有限元理论及有限元方法简介
• 2.1.1 大变形理论
• 2.1.2 守恒方程
• 2.1.3 显式时间积分
• 2.1.4 接触碰撞原理
• 2.2 有限元建模概述
• 2.3 移动变形壁障有限元模型的建立
• 2.4 侧面碰撞假人有限元模型
• 2.4.1 侧面碰撞假人介绍
• 2.4.2 ES - 2 假人模型
• 2.5 整车有限元模型的建立
• 2.6 本章小结
• 第3章 侧面碰撞有限元模型验证
• 3.1 移动变形壁障有限元模型的验证
• 3.2 侧面碰撞假人有限元模型的验证
• 3.3 侧面碰撞有限元模型的验证
• 3.3.1 整车有限元模型的验证
• 3.3.2 假人损伤参数验证
• 3.4 本章小结
• 第4章 侧面碰撞乘员损伤参数研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验设计种类
• 4.3 正交试验设计
• 4.4 参数影响分析
• 4.4.1 极差分析
• 4.4.2 水平趋势分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 侧面碰撞仿真模型的优化分析
• 5.1 回归分析介绍
• 5.2 优化方法及流程
• 5.2.1 设计变量的选取
• 5.2.2 设计约束
• 5.2.3 目标函数
• 5.2.4 优化设计的数学模型
• 5.2.5 优化设计流程
• 5.3 侧面碰撞乘员综合评价指标
• 5.4 试验数据的方差分析
• 5.5 线性回归分析及参数优化
• 5.6 基于 C - N C A P 得分的参数优化
• 5.7 本章小结
• 第6章 侧面碰撞结构改进
• 6.1 侧面碰撞结构改进措施及原则
• 6.2 汽车侧面碰撞结构改进
• 6.2.1 汽车侧面碰撞刚度的提高
• 6.2.2 汽车内饰结构的改进
• 6.3 改进后结果对比分析
• 6.4 本章小结
• 全文总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录