论文部分内容阅读
正面碰撞是客车事故的主要形式。在美国,客车伤亡事故中正面碰撞所占比例为62.4%;在我国,正面碰撞占客车事故总量的50%-60%。而关于大客车正面碰撞,国际上还未发布整车强制性安全法规。GB13057-2014《客车座椅及其车辆固定件的强度》的发布,一定程度上推动了座椅的安全性设计,然而客车内饰件形式各异、座椅布置形式多样且安全带未强制使用,客车正面碰撞的乘员安全问题未得到有效的解决。本研究将对不同位置的乘员安全特性进行详细阐述。第一部分旨在研究客车安全带及座椅布置对非第一排乘员安全性的影响。基于GB13057-2014法规开展台车试验研究,评估安全带对乘员正面碰撞的运动学影响。采用有限元和多刚体耦合方法建立座椅-假人数学模型并结合台车实验确认其有效性,利用单因子变量法分别在6组座椅间距、5组高度差和5组座椅靠背角工况下进行虚拟试验,评估座椅布置对乘员运动学和头部HIC值、颈部Nij、胸部3ms加速度、大腿轴向力和胫骨指数TI的影响。结果表明:无安全带条件下,乘员易严重离位,造成不可控的二次碰撞甚至抛出;安全带作用下,乘员被约束在座椅上,其头部及下肢的损伤主要源于与前排座椅的碰撞。座椅间距越大,大腿轴向力越小;前排座椅越高,乘员的颈部Nij、大腿轴向力和小腿胫骨指数越大;座椅靠背角越大,头部加速度峰值越大,颈部损伤值Nij越大,大腿轴向力越小。第二部分旨在研究客车整车正面碰撞中第一排乘员的安全特性。建立隔板-假人数值模型,结合客车固定壁障正面碰撞试验进行验证;研究客车正面碰撞中4组隔板-座椅间距条件下前排乘员的安全性;评估2点式安全带、3点式安全带以及无安全带3种工况下的乘员运动学及损伤的差异。结果表明:两点式安全带条件下,当距离范围为280mm至400mm时,隔板与坐垫之间的距离越大,头部损伤值HIC值越大;距离越大胫骨指数越高。两点式安全带只能有效约束乘员的下肢,三点式安全带较两点腰带式安全带更能够约束乘员上半身的运动,因而更有效地保护乘员头颈部。本文研究成果可为大客车不同位置乘员的安全防护策略提供依据,并为车内布置以及内饰件的设计优化提供有利参考。