论文部分内容阅读
随着汽车数量的逐年增加,儿童乘员的乘车安全已成为汽车安全性研究的重要课题。一旦发生碰撞事故,会对儿童乘员身体造成严重损伤。研究表明,相比使用成人安全带和成人怀抱的方式,儿童安全座椅的使用是降低或避免事故伤害的最有效手段。同时,由于国内对于儿童安全座椅的研究处于初期阶段,国内生产厂家的技术和研发试验大多要依赖外国厂家的支持。所以,开展汽车儿童安全座椅方面的相关研究具有重要的经济价值和社会意义。随着计算机CAE技术的迅速发展,儿童座椅碰撞性能的研究不再局限于高费用的实际碰撞试验,有限元仿真工具已成为不可缺少的研究方法之一。本文以一款国产汽车儿童安全座椅为研究对象,基于ECER/4法规建立了该款儿童安全座椅的有限元仿真模型。采用通用非线性有限元软件LS-DYNA,进行该款汽车儿童安全座椅的碰撞性能仿真,得出了假人的运动形态、头部加速度、HIC值及胸部加速度随时间的变化情况。具体研究内容如下:首先,基于某款汽车儿童安全座椅CAD模型,通过几何清理、网格划分、装配连接,建立了完整的对应儿童安全座椅有限元模型。同时,根据ECER/4法规对台车的具体尺寸要求,建立了碰撞台车的有限元模型。其次,将6岁假人有限元模型通过缩放,得到了研究所需的1.5岁假人有限元近似模型。接着,利用PRIMER软件调整假人坐姿和构建安全带模型,将假人、座椅和台车模型组装成完整的儿童安全座椅碰撞模型系统。然后,采用适当的加载方式,将儿童座椅安放固定到台车座椅上,并输出稳定状态下模型的变形和应力状态,作为儿童座椅碰撞仿真分析的初始条件。最后,利用LS-DYNA实现该儿童安全座椅模型在ECER/4动态试验环境下的碰撞过程,在分析了假人身体运动形态响应及头部和胸部加速度的变化情况,并结合法规验证了该款汽车儿童安全座椅的碰撞性能指标。本论文的研究成果,对于相关企业在儿童安全座椅产品设计阶段,分析评价碰撞性能提供了一种有效的方法。