不同侧面碰撞角度对驾驶员损伤研究

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随着我国汽车保有量增加,汽车导致的交通事故数量也在居高不下。在所有碰撞事故类型中,侧碰碰撞事故不仅发生概率高,而且对乘员造成的损伤远远超过正面碰撞事故。通过国家车辆事故深度调查体系(NAIS)数据库中真实侧碰事故得出,碰撞角度60°120°之间的事故数量超过侧碰总事故70%。目前国内外学者对汽车侧面碰撞研究是基于标准的汽车碰撞法规进行,碰撞形式夹角均为90°固定角度。所以基于以上研究调查分析,本文主要研究为60°120°碰撞角度下对驾驶员乘员损伤影响。本文对60°120°碰撞角度的划分中以15°为梯度,将侧面碰撞角度分为60°、75°、90°、105°和120°五个角度。侧面碰撞工况下对驾驶员乘员起保护作用的约束系统主要有安全带、侧气囊和气帘,所以本文将驾驶员是否系安全带和轿车是否装备安全气囊分成三种约束系统工况。本文运用有限元软件创建安全带、侧气囊和气帘等约束系统,选用World SID 50th男性假人搭建侧面碰撞有限元模型。研究不同碰撞角度下驾驶员的损伤,以及同一碰撞角度不同约束系统对驾驶员的保护作用。在研究分析乘员损伤中,车身结构变形和乘员约束系统是不能孤立的两个部分,左前车门和B柱最大变形量直接影响到驾驶员的损伤程度。在同一碰撞角度中,左前车门和B柱变形量最大的区域为左前车门骨盆位置和B柱骨盆位置。对B柱和左前车门最大侵入量影响从大到小的碰撞角度依次为:75°、90°、60°、105°和120°。由此可推断对乘员损伤随碰撞角度的增加也基本呈现先增大后减小的趋势。当碰撞角度为75°时,驾驶员侧乘员损伤最严重。在模型一(无任何安全带、侧气囊和气帘)中:胸部和骨盆损伤随碰撞角度的增大呈现先增大后减小的趋势;腹部损伤随碰撞角度的增加而减小;头部损伤在碰撞角度为90°和120°时陡增。腹部和头部损伤规律与左前车门侵入量不符,其原因在于左前车门扶手处内饰件变形溃缩挤压假人腹部;90°时假人头部与车窗玻璃轻微碰撞;120°时头部x向和y向加速度突然增大。在模型一基础上仅添加安全带后发现,安全带对假人胸部和腹部损伤无明显影响;对骨盆损伤有反向轻微增大影响;而对头部损伤有正反两种影响。在模型二基础上继续添加侧气囊和气帘后发现,假人头部、胸部、腹部和骨盆的损伤影响都大幅降低,各部位损伤均达到侧碰法规要求。
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