随着汽车保有量的增长,道路交通事故己经成为世界性的一大社会问题。最近的交通事故统计表明:虽然汽车翻滚引起的交通事故比例低于正面碰撞、侧面碰撞,但其死亡率、致伤率则相当高。汽车车顶以及侧面是车体中强度较薄弱的部位,在翻滚过程中,该区域缓冲吸能性能差,同时车顶容易发生大变形,乘员面临的损伤风险很高。因此,开展汽车动态翻滚安全性研究,对于提高我国汽车产品的被动安全性具有重要意义。本文借助于计算机仿真手段,首先对汽车翻滚试验通用HybridIII-50th男性可变形假人进行了标定以使其具有良好的生物拟合特性;其次建立了乘员约束系统有限元模型并进行了运动仿真以验证约束系统的有效性。在此基础上,建立了国内某轿车的整车(包括乘员约束系统)有限元模型,同时参照法规建立了平台车有限元模型。随后进行了该车的动态翻滚仿真,针对轿车与乘员的运动轨迹、车顶变形、人体损伤及约束系统约束效能等四方面进行了仿真结果的评价;在仿真结果的基础上,提出了3H车身改进方案并进行了数值仿真计算,就车顶变形与人体损伤两方面,对改进前后仿真结果进行了比较。所有研究结果表明:①整车动态翻滚轨迹与实验资料吻合较好,验证了仿真结果的可靠性;②车顶在冲击地面的过程中出现了大变形,严重影响了左前侧乘员的生存空间;③人体头部加速度、颈部弯曲与伸长(外翻)力矩、胸部压缩量、膝部冲击力均符合法规要求,但颈部压缩力不符合法规要求,乘员约束系统约束效能良好;④过大的颈部压缩力主要是由车身结构设计缺陷所致,需进行车身的耐撞性设计;⑤通过3H车身结构改进,车顶大变形明显减轻,颈部压缩力明显减小且达到法规要求,同时人体其他主要损伤指标也有所减小。本文在模型建立过程中、仿真计算中、结果数据处理中涉及到的关键技术,为日后进一步研究车辆动态翻滚奠定了基础;在翻滚过程中,乘员在车内的运动轨迹为不同时间内采用不同的保护措施提供了参考;汽车的翻滚轨迹为日后的防撞性设计、耐撞性设计提供了参考;耐撞性设计思想及其设计方案等,同样也可以为汽车被动安全研究者、汽车企业提供一定的指导。因此,本文的研究具有重要的现实意义。