乘用车5th%乘员伤害机理研究及新型约束系统设计

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1、――――――――――――――――――――――――――――――――――――th乘用车5%乘员伤害机理研究及新型约束系统设计――――――――――――――――――――――――――――――――――――thThe5%ileoccupant’sInjuryMechanismStudyandNewOccupantRestraintSystemDesignofPassengerCar作者姓名：谢力哲领域（方向）：工业设计工程指导教师：张君媛教授类别：工程硕士答辩日期：2015年5月31日摘要th乘用车5%乘员伤害机理研究及新型约束系统设计整体而言，女性的交通事故死亡情

2、况在近20年来得到了一定改善，其相对于男性的死亡风险增量明显降低，但女性在承受相同物理冲击下的死亡风险仍然高于同年龄的男性，且特别明显地体现在颈部和腹部伤害上。近些年来，由于对人体耐受限度和生物力学有了更多的认识，最近的研究则更多体现出了对女性保护的考虑，并且在安全配置的设计上也更多的体现出对女性保护的考虑。对于前排女性而言，最新的安全气囊及安全带（带预紧和限力功能）系统很明显开始偏向于针对前排女性的保护，thth目前主要在探寻能够同时实现5%、50%两种尺寸驾驶员较好保护的约束系统优化和改进方案，且最近也有研究人员提出智能化乘员约束系统。而对于后排女

3、性而言，后排安全带的设计并未充分考虑女性乘员的伤害保护需求，而目前针对后排约束系统的研究已经从单纯的约束系统优化与对安全带限力和预紧的诉求，转向为对新型约束系统的探索，如充气式安全带、头部安全气囊等。对于离位位置的女性驾驶员，除了采用气囊低风险展开的办法外，国内外还进行了很多不同的针对气囊的设计。th基于对5%女性的相关要求和试验数据的分析，本文发现，相对于其他评价体系thth而言，U.S.NCAP的要求最为严格（针对5%女性）；前排5%女性乘员相对于前排th男性而言，头部HIC15、颈部Nij更高，颈部轴向拉力和胸部压缩量则较小；后排5%thth女性

4、颈部和胸部的伤害相对于前排50%男性更为严重；而离位5%女性驾驶员主要的伤害部位为颈部。th本文详细分析了5%女性的颈部和胸部的伤害产生机理。从U.S.NCAP颈部评价指标Nij出发，详细探讨了颈部My的产生机理、头颈部之间的伤害力学关系和头、颈及胸部加速度相关关系；针对胸部加速度和胸部压缩量，本文探讨了二者的产生机理，并且考虑上躯干的旋转状态进一步分析了胸部加速的影响因素。th针对CNCAP中5%女性颈部和胸部伤害较为严重的现状，本文采用仿真的方法th证实了充气式安全带能够明显改善后排女性乘员颈部和胸部的伤害，而对于前排5%th及50%驾驶员而言，充

5、气式安全带的伤害改善效果则较不明显。此外，针对美国IthFMVSS208法规中5%离位女性驾驶员的伤害保护要求，本文还提出了一种正面安th全气囊的拉带控制装置，并通过仿真的方法证实该装置能够在降低5%离位女性伤害的同时，不影响原安全气囊对FRB工况下驾驶员的伤害保护效果。关键词：th乘用车，正面碰撞，5%女性乘员，新型乘员约束系统IIAbstractThe5th%ileoccupant’sInjuryMechanismStudyandNewOccupantRestraintSystemDesignofPassengerCarGenerally,thef

6、atalityoffemalepassengerhasachievedacertaindegreeofimprovement,andtheaddedfatalityriskforfemaledecreasesgreatly.However,adultwomenhave25to30-pecenthigherfatalityrisk,givensimilarphysicalinsults,thanmenofthesameage.Andwomenareexceptionallymorevulnerabletoneckandabdominalinjuries.

7、Theearlysafetytechnologiesanddesignchangestendedtobenefityoungadultmalessomewhatmorethanothergroups,consequentlyaugmentingslightlytherelativeriskincreasesforfemales.Morerecenttechnologiessuchasairbags,pretensioners,andloadlimiters,perhapsbecaousetheyweredevelopedwithadeeperunder

8、standingofbiomechanicsandhumantolerancelimits,h