汽车发动机罩儿童行人保护安全性仿真研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2010年(第32卷)第l期AutomotiveEngineering2010012汽车发动机罩儿童行人保护安全性仿真研究李向荣，王凯，刘志新，李充(中国汽车技术研究中心，天津300162)[摘要]重点进行儿童头型撞击发动机罩的试验研究，建立数学模型，通过仿真来分析在不同发动机罩结构、不同撞击位置等条件下头部HIC值及头部位移量的变化情况。关键词：发动机罩；行人保护；儿童头型；头部伤害ASimulationStudyonVehicleBonnetSafetyfor

2、ChildPedestrianProtectionLiXiangrong．WangKai，LiuZhixin&LiChongChinaAutomobileTestandResearchCenter．‰njin300162[Abstract]Thispaperputsfocusontheexperimentalstudyonchildheadformimpactonbonnet．Bysimula—tiononmathematicalmodelbuilt，thevariationsofheadHICandhea

3、ddisplacementwithdifferentbonnetstructuresanddifferentimpactpositionsareanalyzed．Keywords：bonnet；pedestrianprotection；childheadform；headinjury验)。事故分析表明发动机罩对年龄较小的行人更前言容易造成伤害，本文中主要对儿童头型撞击试验进行研究。目前大部分乘用车都已具备包括安全带、安全气囊及各种安全电子系统在内的安全措施，从而大大提高了驾驶的安全性和对乘员的保护J。然而，

4、根据2002年的统计，全世界死于道路交通事故的人员中有65％是行人，行人的下肢和头部是最频繁受小到伤害的部位。研究显示，有近35％的头部伤害与风挡玻璃相关，近20％的头部伤害与发动机罩相关。由此可见，车辆前端发动机罩及风挡玻璃的设计是减少头部碰撞伤害的主要因素E3]。2003年欧图1行人保护法规试验示意图盟颁布了2003／102／EC行人保护法规，日本于2004年颁布实施了《步行者头部保护标准》，我国也计划在全球统一标准(GTR)的基础上制定符合我国国情l儿童头型撞击发动机罩的仿真的行人安全标准。欧盟200

5、3／102／EC指令包含3种试验，如图1欧盟对儿童头型撞击发动机罩的试验的加严要所示：模拟腿部撞击保险杠试验(小腿撞击和大腿撞求为：使用2．5kg的头型以40km／h的速度与车辆发击试验)；模拟大腿撞击发动机罩前缘试验；模拟头动机罩发生碰撞，在整个发动机罩试验区域内头部部撞击发动机罩试验(儿童头型和成人头型撞击试伤害指数(HIC)不得超过1000。头部加速度通道原稿收到日期为2009年3月13日，修改稿收到日期为2009年5月8日。学兔兔www.xuetutu.com李向荣，等：汽车发动机罩儿童行人保护安全

6、性仿真研究的滤波等级为CFC1000，结果分析中计算HIC，结构不同表层厚度对头部碰撞的影响。HIC的具体计算方法为n=mc—pfI{[训⋯(f2))结构a结构b结构c式中a、a、a分别为头部3个方向的加速度；t、t图33种结构发动机罩的示意图为积分起止时刻。通常发动机罩与发动机舱内部件有一定距离，1．3儿童头型撞击发动机罩的仿真如果在撞击过程中发动机罩变形过大而与舱内部件用Hypermesh建立儿童头型撞击发动机罩的数接触，很有可能造成二次碰撞，增大头部伤害。作者学模型，不考虑发动机舱内其它部件。模型中尝

7、试着重从汽车发动机罩结构参数人手，尝试增加一定了3种发动机罩的约束方式，相同冲击条件下的模变形以减小HIC值，同时避免二次撞击的发生。按拟结果如图4所示。其中约束方式3对发动机罩后照前面提到的方法建立儿童头型撞击试验CAE模端两侧及前端中间位置用全约束，前端两侧位置对型，分析仿真结果，探索汽车发动机罩设计思路。z轴方向进行约束。约束方式1、2对发动机罩边缘1．1儿童头型CAE模型和中部施加较多约束。从模拟结果来看，过多的约根据W17工作组对儿童头型冲击器及其标定束可能会导致冲击加速度二次波峰较大，最终选用方

8、法的描述，建立儿童头型及其动态标定有限元模约束方式3。图5给出了相似条件下仿真结果与试型，头型质量为2．5kg。模型中质量为1．0kg的冲击验结果的曲线对比，从曲线的形态及数值来看，模型舳∞∞加∞舳∞柏加。锤以7．0m／s的速度撞击头型，如图2所示，头型加的仿真效果较好。速度为472．1g，满足要求。暑图4不同约束方式模拟结果昙图2儿童头型及标定加速度曲线景1．2发动机罩结构模型为研究发动机罩对行人保护试验中头部