新型安全氣囊在前碰撞乘員防護(hù)技術(shù)中的理論和方法研究.pdf

1、從1987年起,我國道路交通事故死亡人數(shù)一直位于世界首位,造成了巨大的人員傷亡和社會經(jīng)濟(jì)損失,汽車安全問題必須引起高度的重視。汽車安全氣囊乘員約束系統(tǒng)作為一種有效的被動安全保護(hù)設(shè)備,它可有效地降低乘員在碰撞中所承受的減速沖擊和二次碰撞力,是乘員在汽車碰撞中重要、有效的保護(hù)措施。目前我國安全氣囊市場正處于普及應(yīng)用的成長期,汽車安全氣囊市場需求容量持續(xù)上升,但汽車安全氣囊是一種技術(shù)含量很高的安全裝置,安全氣囊技術(shù)仍處于發(fā)展和提高之中,正確認(rèn)

2、識安全氣囊在實(shí)際交通事故中對駕乘員的保護(hù)效能,最大限度地發(fā)揮安全氣囊的保護(hù)作用,提高氣囊對離位乘員及小個子乘員的保護(hù)性能,并進(jìn)一步減少其副作用、降低成本等問題仍是理論上和工程中需要不斷探索的重要課題。
　　 本文運(yùn)用Logistic回歸理論,在排除性別、年齡、乘坐位置、約束系統(tǒng)的使用狀況以及車速等因素的影響下,正確評估安全氣囊在交通事故中降低駕乘人員受到致命性傷害方面所發(fā)揮的作用；通過對安全氣囊在交通事故中直接導(dǎo)致駕乘人員致命性

3、傷害的事故進(jìn)行分析研究,探討安全氣囊產(chǎn)生負(fù)面影響的各種影響因素及其造成嚴(yán)重的頭部、頸部、胸部損傷的損傷機(jī)理,并采用卡方檢驗(yàn)分析了安全帶使用狀況以及事故車輛撞前急剎車與安全氣囊造成駕駛員、成年乘員、兒童乘員致命性頭部、頸部、胸部損傷之間的關(guān)聯(lián)性。在氣囊交通傷流行病學(xué)研究的基礎(chǔ)上,為了提高汽車安全氣囊的技術(shù)性能,提高氣囊對離位乘員的保護(hù),本文對一種新型復(fù)合管式安全氣囊進(jìn)行了研究。以仿真軟件MADYMO和DYNA為主要研究工具,建立了新型復(fù)合

4、管式安全氣囊有限元模型以及可動態(tài)模擬汽車駕駛室變形的多剛體車體模型,并通過氣囊靜態(tài)展開試驗(yàn)和臺車剛性墻碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證了有限元模型的有效性。在管式安全氣囊參數(shù)研究中,通過假人頭、頸、胸部損傷響應(yīng)值的分析,研究了拉帶布置形式、拉帶長度、排氣孔大小、排氣孔位置、氣體發(fā)生器質(zhì)量流量、氣體發(fā)生器壓力坡度等主要設(shè)計參數(shù)對管式氣囊防護(hù)性能的影響。利用5百分位女性和50百分位男性HybridⅢ假人進(jìn)行三種乘坐姿勢下的虛擬試驗(yàn),對比使用新型復(fù)合管式安全氣囊

5、、普通氣囊和無氣囊情況下假人的損傷狀況,以評價復(fù)合管式安全氣囊的防護(hù)效能。最后在參數(shù)分析的基礎(chǔ)上,針對新車型類菱形車,進(jìn)行了復(fù)合管式安全氣囊前碰撞駕駛員側(cè)的匹配研究。
　　 安全氣囊相關(guān)的交通傷流行病學(xué)研究結(jié)果表明,有氣囊保護(hù)時駕乘人員在交通事故中受到致命性傷害的概率為沒有氣囊保護(hù)時的0.486倍,即安全氣囊對降低駕乘人員致命性傷害具有積極的作用;在交通事故中,“＞60歲”年齡組受到氣囊致命性傷害的概率最大,是“0-14歲”年齡

6、組的4.219倍,是“15-29歲”年齡組4.878倍,是“30-60歲”年齡組的2.841倍:前排乘員受到氣囊致命性傷害的概率是駕駛員的0.832倍;正確使用約束系統(tǒng)可降低在交通事故中受到致命性傷害的概率,沒有使用約束系統(tǒng)的駕乘人員受到氣囊致命傷害的概率是非正確使用約束系統(tǒng)的1.458倍,而非正確約束系統(tǒng)受到致命傷害的概率又是正確使用約束系統(tǒng)的4.831倍。
　　 新型復(fù)合管式安全氣囊的展開特性研究表明,管式氣囊Z方向展開速度

7、的最大值比普通氣囊降低了35％,并且展開過程更為平穩(wěn);管式氣囊的內(nèi)部壓力呈漸進(jìn)上升再緩慢下降的趨勢,其先展開后膨脹的展開方式避免了傳統(tǒng)氣囊起爆初期壓力突然增大形成壓力凸峰以及后期壓力不足的情況,具有優(yōu)于普通安全氣囊的展開特性,將更好的發(fā)揮碰撞過程中對乘員的保護(hù)作用。
　　 新型復(fù)合管式安全氣囊的參數(shù)研究表明,設(shè)計變量“排氣孔周向布置”,“氣體發(fā)生器質(zhì)量流速”,“氣體發(fā)生器壓力斜率”,“觸發(fā)時間”以及“排氣孔面積”對新型復(fù)合管式安

8、全氣囊的頭部、頸部、胸部防護(hù)性能的影響較為顯著,并確定了這些敏感設(shè)計變量的最佳取值范圍。
　　 新型復(fù)合管式安全氣囊的防護(hù)效率研究表明,5百分位女性假人處于正常坐姿、頭部靠近氣囊、胸部靠近氣囊時,使用新型復(fù)合管式安全氣囊其頭部加速度峰值比使用普通氣囊分別降低了7.5％,15.7％,43.6％;胸部加速度峰值分別降低了32.7％,28.6％,40.5％;胸部位移峰值降低了66.7％,80％,81.7％;頸部剪切力峰值分別降低了2％

9、,45％,78.9％;頸部拉伸力峰值分別降低了30％,20％,63.6％。50百分位男性假人處于正常坐姿、頭部靠近氣囊、胸部靠近氣囊時,使用新型復(fù)合管式安全氣囊其頭部加速度峰值比使用普通氣囊分別降低了28.6％,34.7％,52.4％;胸部加速度峰值分別降低了0％,79％,64.3％;胸部位移峰值降低了25％,57.1％,73.7％;頸部剪切力峰值分別降低了33.3％,75％,76％;頸部拉伸力峰值分別降低了40％,40％,46.7％。

10、管式安全氣囊在滿足正常位置乘員的保護(hù)的基礎(chǔ)上,可提高對離位乘員特別是小個子離位乘員的保護(hù)效果。
　　 復(fù)合管式安全氣囊在類菱形車前碰撞駕駛員側(cè)的匹配研究,確定了新型安全氣囊應(yīng)用在類菱形車時,各敏感設(shè)計變量的最優(yōu)值。
　　 本文基于交通傷流行病學(xué)正確評估安全氣囊在真實(shí)交通事故中的防護(hù)效率以及產(chǎn)生負(fù)面影響的原因、特征;對新型復(fù)合管式安全氣囊的開發(fā)研究、參數(shù)設(shè)計和防護(hù)效率分析以及新車匹配研究,提高了安全氣囊的防護(hù)性能,特別是對