一种改进的正面碰撞有限元假人的开发及伤害研究

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1、分类号：U461.91单位代码：10183研究生学号：2015452060密级：公开研一种改进的正面碰撞吉林大学有限元硕士学位论文假人的（学术学位）开发及一种改进的正面碰撞有限元假人的开发及伤害研究伤害AdvancedFrontalCrashFiniteElementDummy研究DevelopmentandDamageResearch作者姓名：徐义博徐专业：仿生科学与工程义博研究方向：机械仿生科学与工程指导教师：梁平教授吉林培养单位：生物与农业工程学院大学2018年06月一种改进的正面碰撞有限元假人的开发及伤害研究AdvancedFrontalCras

2、hFiniteElementDummyDevelopmentandDamageResearch作者姓名：徐义博专业名称：仿生科学与工程指导教师：梁平教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年05月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经

3、注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日摘要摘要一种改进的正面碰撞有限元假人的开发及伤害研究研究人员一般通过碰撞测试来评估汽车的被动安全性能，开发更加安全的乘员保护系统。在碰撞安全测试中，使用汽车碰撞假人作为人体的替代品，利用它的“仿生性”来评价汽车的安全性能。假人作为汽车碰撞测试中的重要工具与组成部分，对汽车安全性能的开发起着不可替代的作用。随着计算机技术的不断发展，数值模拟与仿真技

4、术在汽车碰撞安全研究领域得到了广泛的应用，在汽车开发过程中使用有限元仿真方法能够大大降低汽车开发成本，缩短开发周期。我国不管是汽车被动安全还是假人相关研究起步都比较晚，国内仍没有一个得到国际认可的假人或假人生产企业，研究使用的实体假人与有限元仿真假人也全部依赖进口，每年都需要缴纳高额的使用费用。汽车行业普遍采欧美的假人作为测试工具，我国汽车安全相关法规与标准也是以欧美假人为基准制定，不能很好反应我国最广泛人群在碰撞事故中所受的损伤情况。本文旨在开发一种改进的正面碰撞有限元假人，在保证假人模型计算精度的同时减少计算时间，提高计算效率降低汽车开发成本，并在此

5、基础上开发符合中国人体尺寸的假人模型，以研究不同尺寸的人体在汽车正面碰撞过程受到的伤害th差异。通过研究乘员在汽车碰撞过程中的损伤机理与HybridIII50正面碰撞实体假人的结构，建立假人有限元模型并对模型结构进行简化与优化。为了提高假人有限元模型的精度与准确性，本文提出使用多目标优化的方法对参数进行优th化。对HybridIII50正面碰撞实体假人进行标定试验以获得能反映假人各部位力学响应的特征曲线，以标定试验获得的响应曲线为目标，采用基于中心复合试验设计的响应面方法构建优化目标的二次多项式代理模型，并使用遗传算法对模型进行多目标优化，使得假人有限元

6、模型能够更加真实的描述碰撞响应。为了验证优化后的假人有限元模型的有效性与计算精度，对模型分别进行标定工况下验证和整车正面碰撞工况下验证。对国内某两款车型进行有限元建模，使用本文建立的改进的假人有限元模型进行正面100%重叠刚性壁障碰撞试验和40%重叠可变形壁障碰撞试验，并与实车碰撞试验结果进行对比。结果表明本文所建立的假人有限元模型能够较好的重现试验结果，具有较高的力学性能仿真度，且模型计I吉林大学硕士学位论文算所耗时间更少，效率更高，能够运用来到汽车正面碰撞的研究中。为了研究不同尺寸人体在汽车碰撞中的伤害差异，以本文建立的改进的有限元假人为基础使用缩放

7、的方法建立符合中国人体尺寸的假人模型，并对不同尺寸的假人在相同约束系统中的伤害表现进行对比研究。结果表明基于欧美人体尺寸开发的乘员约束系统不能较好的保护中国尺寸假人，针对我国市场进行汽车安全设计是有必要的。关键词：正碰假人，有限元模型，标定试验，多目标优化，实车碰撞IIAbstractAbstractAdvancedFrontalCrashFiniteElementDummyDevelopmentandDamageResearchInordertodevelopasaferoccupantprotectionsystem,researchersgener

8、allyevaluatethepassivesafetyperformanceo