儿童行人在汽车碰撞中头部损伤防护技术的研究

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1、硕士学位论文摘要在行人一车辆碰撞事故中，行人因为没有保护措施而成为易受伤害群体，事故发生率极高。15岁以下儿童是行人事故高发群体之一，其数量只占人口总数18％的儿童，却占行人事故损伤人数的三分之一左右。统计数据显示，儿童头部是儿童行人事故中最容易受伤的部位之一，而且经常是导致行人死亡的主要原因。本文的目的在于分析引擎盖各结构和材料参数对儿童头锤HIC值和侵入量的影响，在事故重建的基础上分析在实际的事故中汽车前部结构参数对儿童头部损伤参数的影响，并提出了相应的改进措旌。根据EURO—NCAP儿童行人头锤测试法规，在DYNA软件中利用英国Arup公司开发的有限元儿童

2、头锤建立了头锤撞击引擎盖模型，并参考文献资料对该模型进行了验证。在此基础上分析了引擎盖儿童头锤碰撞区域结构参数和材料参数的改变对头锤加速度和头锤侵入量的影响。对三起儿童行人事故进行重建，了解儿童行人在事故碰撞过程中的头部动力学响应，分析了各事故的儿童头部线性加速度、HIC值、头部角速度、头部角加速度及头部相对车体的碰撞速度和角度等与儿童头部损伤密切相关的参数。在事故重建的基础上以其中7岁儿童事故模型为基准模型，参考世界各国汽车前部几何形状统计数据，设定前部结构尺寸主要设计变量范围，运用正交试验设计方法，选择试验点，绘制趋势图和极差分析研究了汽车前部结构对儿童头部

3、损伤参数的影响规律以及影响程度，并与相关的成人头部损伤参数进行对比。研究结果表明：减少引擎盖板的厚度对底下没有硬点的碰撞区域来说能有效改善对头部的防护效果，但对存在硬性点和引擎盖边缘区域来说当厚度减少到一定程度后，再减少厚度会起到相反的效果；铝合金材料对改善头部的防护性能效果较好，对引擎盖边缘区域适当增加易压溃的吸能结构可以有效改善这些区域的防护性能；实际的儿童行人事故中头部的碰撞条件随着儿童身高体重及车型的不同有很大的改变；汽车前部结构各参数对儿童头部损伤的显著性明显大于成人；适当增加引擎盖前端高度对儿童行人和成人行人头部均能起到较好的保护作用。本文为研究儿童

4、行人与汽车碰撞生物力学问题提供了一套有效的工具和仿真分析方法。模拟计算结果可作为车辆安全设计的参考依据。关键词：儿童行人；损伤生物力学；头部损伤；碰撞仿真；实验设计IIAbstractIncartopedestrianaccidents，pedestriansarethemostvulnerableroadusersduetoshortofprotectionmeasures，whichleadtohighfrequencyaccidentsonpedestrians．Pedestriansunder15yearsoldareoneofthegroupstaki

5、ngpart1naccidents．Childrenaccountsfor18percentsofthewholdpeoplebutinvolvedinonethirdofthepedestrianaccidents．Staticticalresultsshowthatheadisthemostfrequentlyinjuredbodyofthechildrenintheaccidents，andusallythemaincauseleadstodeath．Thepurposeofthepaperistostudytherelationshipbetweenth

6、echangeofbonnetstructuralandmaterialwiththechildhead—form’sHICvalueandintruasion．Studyoninfluenceofvehiclefrontstructuraldimensiontochildheadinjurvparamentersinrealworldisperformedbasedonrealaccidentreconstructionsandmanycorrespondingimprovementmeasuresareputforwards。Childfiniteeleme

7、nthead．formfromARUPCompanyisemployedtodevelopthesimulationmodelofhead．formimpactingwiththebonnetbasedontheEURO．NCAPtestingregulation，andvalidationisperformedbaseontheliterature·Therelationshipbetweenthechangeofbonnetstructuralandmaterialwiththechildhead．formaccelerationandintrusionis

8、studied．Thre