广义侧面碰撞条件下儿童乘员损伤机理及防护方法研究

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1、学校代号10532学号S130210002分类号U461.91密级公开硕士学位论文广义侧面碰撞条件下儿童乘员损伤机理及防护方法研究学位申请人姓名陈亚枫培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称白中浩副教授学科专业机械工程研究方向汽车安全论文提交日期2015年12月1日学校代号：10532学号：S130210002密级：公开湖南大学硕士学位论文广义侧面碰撞条件下儿童乘员损伤机理及防护方法研究学位申请人姓名：陈亚枫导师姓名及职称：白中浩副教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015年12月1日论文答辩日期：2015年1

2、2月4日答辩委员会主席：宋晓琳教授ResearchonChildInjuryMechanismandPretectionforChildunderGeneralizedSideImpactbyChenYafengB.E.(WuhanUniversityofScienceandtechnology)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinVehicleEngineeringintheGraduate

3、SchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorBaiZhonghaoDecember,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。取得的研．宛成果除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己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Ｗ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。Ｉ作者签名：日斯如皆年巧日Ｉ学位论文版权使用授权书本学位

4、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口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Ｗ将本学位论文的全部或部分巧容编入有关数据库进斤检索，可采用影印、缩印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１、保密□，在年解密后适用本授权书。＿＿＿２、不保密０。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）＂ｉｔ＾作者签名：如日期：年月日Ｌ！导师签名日期：年月ｔ日硕士学位论文摘要事故统计表明，汽车侧面碰撞是儿童乘员受AIS2+损伤率最高的事故形

5、态。由于缺少对儿童损伤机理的深入研究，国内外尚无统一的儿童侧面碰撞损伤评估准则。此外，现阶段儿童座椅侧面碰撞工况下匹配性设计均是针对单一主受力方向与单一坐姿，而实际碰撞事故中，车辆可能承受不同主受力方向而且儿童可能呈现多种坐姿。基于此，本文对儿童损伤机理、侧面碰撞中对不同主受力方向下的儿童防护、不同坐姿的损伤风险，展开了一系列研究。研究工作的主要内容及创新点如下：1、深入研究了儿童损伤机理，总结与分析了现有文献中儿童头部、颈椎、胸腹部、骨盆与四肢结构响应以及组织材料测试的实验方法与数据。此外，还回顾了儿童尸体台车试验及志愿者台车试验。指出了

6、现有儿童组织材料与结构响应生物力学实验数据存在的不足，对未来急需开展的儿童各部位组织材料与结构响应实验提出了建议。最后开展了少量样本的儿童尸体头部与胸部冲击试验。2、针对内置式儿童安全座椅特征，建立了Q6儿童假人-内置式儿童座椅计算机模型，采用MADYMO与LS-DYNA耦合方法仿真计算。并通过滑车试验对仿真模型进行了试验验证。结果表明仿真模型具有足够的精度，该模型可用于后续研究。3、为降低侧面碰撞中儿童受窒息风险，对儿童座椅进行了改进设计，增加了侧翼与吸能泡沫块，改进后座椅能有效降低儿童颈部损伤及窒息风险。基于改进后模型，分析了广义侧面碰

7、撞条件下主受力方向对儿童头部与颈部损伤的影响。研究发现，侧面中主受力方向对儿童头部与颈部损伤值有显著影响。根据交通统计，分析了侧面碰撞工况下几种典型坐姿下的儿童各部位损伤风险。研究发现，不同离位坐姿会显著增加儿童某一部位损伤值。儿童在严重倾斜时有较大头部受伤风险，玩电子产品与刹车时有较大颈部受伤和窒息风险，外侧倾斜时有较大胸部和头部受伤风险，内侧倾斜时有较大骨盆受伤风险。4、选取了3种典型主受力方向，以头部与颈部加权损伤值为优化目标，采用非支配遗传优化算法(NSGA-Ⅱ)对侧翼倾角与泡沫吸能块刚度进行了优化设计。结果表明，开发的新的防护方法

8、可以有效降低3种典型主受力方向下儿童头部与颈部相应损伤值，研究结果为进一步开发智能儿童约束系统奠定了仿真分析基础。关键词：儿童乘员安全；损伤生物力学；内置式儿童座椅；侧面碰撞；多