基于双车正撞事故统计的人体损伤仿真研究

《基于双车正撞事故统计的人体损伤仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于双车正撞事故统计的人体损伤仿真研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：车辆工程申请人：李导指导教师：马春生副研究员二○一五年五月ResearchonHumanBodyInjurybasedontheStatisticsofVehicle-to-VehicleFrontalImpactThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMa

2、sterofEngineeringbyLiDao(VehicleEngineering)ThesisSupervisor:AssociateProfessorMaChunshengMay,2015摘要摘要现实道路事故中发生碰撞的两车质量、类型和前端结构的几何外形等参数存在着较大差异。同时，其碰撞速度、角度以及区域等工况参数也不尽相同。基于交通事故数据，进行车辆和碰撞工况对乘员损伤风险的影响分析十分必要。人体有限元模型根据真实的人体结构所开发，具备详细的人体器官、骨骼以及肌肉结构特征，能够真实地展现出人体在碰撞过

3、程中的损伤机理和损伤形式。利用人体有限元模型开展乘员的损伤分析和约束系统开发已成为汽车被动安全领域的一个趋势。本文首先在NASS-CDS数据库的基础上，分别研究了在不同碰撞工况下轿车与轿车、轿车与LTV两种车型之间的驾驶员受到严重损伤的风险值。建立了轿车与LTV碰撞结构有限元模型，通过子模型方法将两车碰撞边界节点信息输入到包含THUMS人体模型的轿车乘员舱子模型，实现了人体损伤的准确高效模拟。选取碰撞区域作为研究对象，详细分析了全宽碰撞区域、左侧2/3碰撞区域以及左侧1/3碰撞区域下的THUMS人体模型头部、胸

4、部以及下肢的损伤情况。交通事故统计表明，质量比是影响双车碰撞中轿车乘员受到严重损伤风险的重要因素。相比于斜向碰撞（11点钟和1点钟方向），纯正向（12点钟方向）双车碰撞中驾驶员受到的严重损伤风险最高。在轿车与轿车碰撞中，随着车辆碰撞区域的减小，轻车驾驶员相对于重车驾驶员受到的严重损伤风险逐渐减小。而在轿车与LTV碰撞中，不同碰撞区域下轿车驾驶员受到的严重损伤风险都大于LTV驾驶员。人体模型损伤分析表明，随着碰撞区域的减小，头部合成加速度的峰值随之减小。颅脑在这三种碰撞工况下的最大主应变主要处于10%以下。胸部最

5、大压缩量出现在胸部中间部位的右侧，且随着碰撞区域的减小而降低。而胸部骨骼的VonMises应力峰值达到100MPa以上。乘员下肢股骨轴向力远小于10kN的限力水平。随着碰撞区域的减小，左侧股骨的轴向力有增大的趋势，而右侧股骨的轴向力则有减小的趋势。左小腿胫骨、腓骨的应力则都小于右小腿胫骨、腓骨的应力水平。关键词：碰撞相容；交通事故统计；THUMS；损伤分析；仿真研究IAbstractAbstractInthetwovehiclefrontalimpact,therearealotofdifferencesinv

6、ehiclemass,typeandgeometryofthefront-endstructurebetweenthetwocrashedvehicles.Thevariablesliketheimpactspeed,impactdirectionandlocationarealsodifferentineachcase.Basedonthestatistics,itisimportanttostduytheinfluenceoftheseparametersontheinjuryrisksufferedbyt

7、heoccupants.However,theHumanBodyModel(HBM)whichhasthecharacteristicsofthehumanorgans,bonesandmuscleindetailsisdevelopedaccordingtotherealhumanbodyanditcouldpresentsthehumaninjuries’mechanismsandpatternswhentheinjurieshappened.UsingtheHBMtoanalyzetheoccupants

8、’injuriesandassistthedevelopmentoftherestraintsystemhasbeenatrendofthepassivesafetyresearch.Thisresearchcomparedthedriver’ssevereinjuryriskunderthedifferentimpactconditionsbasedonthedatabaseofth