乘用车正面碰撞后排乘员力学响应分析与约束系统优化设计

【摘要】通常认为，乘坐在车辆后排的乘员具有最高的安全性，在日常生活中后排也具有很高的使用率。但交通事故统计结果表明，近些年后排乘员在事故中的伤害风险呈明显上升趋势，其安全性已不再优于前排。原因是车辆前端刚度的增加导致碰撞波形更加剧烈，这样对乘员安全性的保护就更依赖于乘员约束系统，但后排约束系统配置相对简单，不具备安全气囊，护膝板等装置；再加上后排乘员安全带佩戴率较低，最终导致了在碰撞过程中后排乘员的安全性得不到良好的保障。所以，对后排乘员安全性的研究应引起政府、企业以及乘员们的高度重视，2012年7月1日我国正式实施了新版C-NCAP评价规程，其中增加了对后排5th%女性假人的伤害评价。参考国内外已经公开的研究成果，国外的研究主要集中在对新型约束系统的研发，如充气式安全带等，但由于成本等因素并没有得到广泛应用；而国内的研究主要是针对后排乘员约束系统某些参数进行的仿真或试验分析，总体来说缺少对后排乘员安全性的整体把握和系统研究；另外，企业又缺少后排相关的工程经验。这就导致在后排乘员约束系统开发过程中存在着一定的盲目性。本文根据2012版C-NCAP评价规程中对后排假人的评价要求，一方面，通过对后排假人伤害响应（颈部Fz和胸部压缩量）产生模式的深入分析，利用力学响应解析求解的方法，从运动学角度探究后排假人理想运动状态。另一方面，统计现阶段后排乘员约束系统的配置情况及其各个子系统的设计参数，建立假人主要部位（头部，胸部和骨盆）运动趋势和后排约束系统设计参数之间的相关性。然后综合上述分析结论，提出后排乘员约束系统的设计规律。最后，本文基于国内某A类车型（253车型）建立正面100%重叠刚性壁障碰撞试验和正面40%重叠可变形壁障碰撞试验两种工况的后排乘员约束系统基础仿真模型，用以验证两种工况下后排约束系统设计规律的有效性。本文通过对后排假人的力学响应解析分析，得到了后排约束系统的设计规律。该规律的研究不仅有利于全面理解后排约束系统设计参数对后排乘员伤害的影响模式，还有利于整体掌控降低后排乘员伤害的设计方向，减小车辆后排约束系统参数设计过程中的盲目性，实现设计参数的快速优化，也为未来更先进的乘员约束系统设计提供基本思路。
【作者】马悦；
【导师】张君媛；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】乘用车；碰撞；后排乘员；约束系统；

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