基于有限元—多刚体耦合的儿童安全座椅结构改进

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1、学校代号学号分类号密级公开硕士学位论文基于有限元多刚体耦合的儿童安全座椅结构改进学位由请人姓名赵净培养单位机械与运载二程学院导师姓名及职称曹立波教学科专业机械工程研究方向汽车安全论文提交日期年月学校代号：学号：密级：公开湖南大学硕士学位论文基于有限元多刚体耦合的儿童安全座椅结构改进学位申请人姓名：赵净导师姓名及职称：曹立波教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日答辩委员会主席：粪金科教授StructureimprovementofachildseatwithDyna

2、-MadymocouplingmethodbyZHAOJingB.E.(HunanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorCAOLiboMarch,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文

3、是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名和净曰期年千月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印

4、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于、保密口，在年解密后适用本授权书。、不保密请在以上相应方框内打“”）作者签名：句日期：加作年日导师签名：日期：年’月日基于有限元多刚体耦合的儿童安全座椅结构改进摘要近年来，我国道路交通事故迅速增加。由于缺乏相应约束系统的保护，儿童乘员在交通事故中往往承受比成人更严重的伤害。研究表明，正确使用儿童安全座椅能有效地保护儿童乘员在交通事故中免受伤害或减轻受伤害程度。我国于年月日正式出台关于儿童乘员用约束系统法规，此前由于长期缺乏标准规范，国内儿童安全座椅使用率很低，而且

5、儿童安全座椅市场良莠不齐。本文针对市场上一款没有通过动态试验的适于岁儿童使用的后向安装的儿童安全座椅进行了结构改进，使其能够通过欧洲经济委员会的动态测试。有限元方法所建立的仿真模型能够非常精确的描述碰撞过程中对象的变形，但是建模方法比较复杂，而且计算时间冗长；多刚体动力学可以对大位移系统做运动分析，建模方便且计算时间较短，但是它不能观察到对象的变形情况。有限元多刚体耦合的建模方法综合了两种方法的优点，因此本文釆用有限元多刚体耦合的方法，对儿童安全座椅与儿童假人分别使用有限元和多刚体的方法建模，依据的要求，建立了儿童

6、安全座椅正面碰撞台车试验仿真模型，并进行了模型验证。根据对比分析，仿真与试验的胸部合成加速度曲线总体趋势一致，在碰撞过程中均出现两个波峰，且碰撞后期出现大幅上扬；同时两个波峰出现的时刻一致，波峰值基本吻合。仿真与试验的胸部垂向加速度总体趋势一致，碰撞后期均形成小幅振荡。说明基于耦合方法建立的分析模型正确可靠，这为后续进一步展开研究提供了基础。对模型进行仿真分析发现：座椅主体成了受力部分，连接管的安装孔附近出现应力集中；胸部合成加速度为超过了指标值；儿童安全座椅出现部分变形；假人头部位移超出区间极限。针对儿童安全座椅

7、在碰撞过程中脱离座椅安全带约束的问题，本文提出了改进连接管设计的方案。对儿童座椅改进前、后的仿真结果进行对比发现：连接管改进后，儿童安全座椅基座成为主要的受力部分，最大应力值减少为儿童假人头部位移没有超出区间极限，且具有明显的回程路径；胸部合成加速度减少为，胸部垂向加速度增加为均小于指标值。这说明改进后的儿童安全座椅的碰撞安全性能得到提高。台车试验表明，应用改进后的座椅，假人头部位移没有超出区间极限，胸部合成加速度和胸部垂向加速度速度都符合法规要求，说明改进后的儿童安全座椅的安全性能得到显著提升，能对儿童乘员提供良

8、好的保护作用。关键词：汽车；被动安全；儿童安全座椅；结构改进；有限元多刚体耦合硕士学位论文，，，，，丨基于有限元多刚体耦合的儿童安全座椅结构改进，，’硕士学位论文目录学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书摘要插图索引附表索引第章绪论研究背景和研究意义儿童乘员保护法规儿童乘员解剖学特征及损伤机理儿童约束系统的研究现状及发展趋势国内外研究现状儿童安全座椅结构