基于事故重建的行人损伤风险预测及防护措施研究mao

学校代号 10532 学号 S0******* 分类号 U461.91 密级公开

硕士学位论文

基于事故重建的行人损伤风险预测及

防护措施研究

学位申请人姓名王岩利

培养单位机械与运载工程学院

导师姓名及职称杨济匡教授

学科专业机械工程

研究方向车辆与交通安全

论文提交日期2011年 05 月09日

学校代号：10532

学号：S0*******

密级：公开

湖南大学硕士学位论文

基于事故重建的行人损伤风险预测及防护措施研究

学位申请人姓名：王岩利

导师姓名及职称：杨济匡教授

培养单位：机械与运载工程学院

学科专业：机械工程

论文提交日期：2011年05月09日

论文答辩日期：2011年05月12日

答辩委员会主席：曹立波教授

A Study of Risk Prediction and Protective Measures for Pedestrian

Injuries Based on Accident Reconstructions

by

WANG Yanli

B.E. (Hunan University) 2005

A thesis submitted in partial satisfaction of the

Requirements for the degree of

Master of Engineering

in

Mechanical Engineering

in the

Graduate School

of

Hunan University

Supervisor

Professor YANG Jikuang

May, 2011

硕士学位论文

湖南大学

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于

1、保密□，在______年解密后适用本授权书。

2、不保密□√。

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作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

I

基于事故重建的行人损伤风险预测及防护措施研究

摘要

行人在交通事故发生时由于没有保护措施，从而成为易受伤害的群体，致伤致死率极高。在我国，每年约有十万人死于车祸，当中有四分之一是行人。在行人与车辆的碰撞事故中，行人头颈部损伤占全身各部位损伤总数的百分之三十以上，同时头部损伤也是致死的主要原因。所以，研究行人碰撞事故的规律用以改善道路交通状况，研究行人头颈部损伤机理和保护技术来改进汽车前部对行人的安全性，在中国具有重要的经济意义和社会意义。

本文目的在于通过计算机仿真对行人事故进行重建，分析研究真实的行人与车辆的碰撞事故，对比仿真损伤参数与损伤记录，研究行人交通事故的损伤规律和头颈部损伤风险预测。进而研究弹出式发动机罩和行人安全气囊的损伤防护效果。

本文选取14例真实的行人交通事故进行重建分析，采用瑞典查尔摩斯大学的多刚体行人模型，分析了行人与车辆碰撞中行人的动力学响应，计算了损伤相关参数，如头部加速度、HIC、颈部受力等。运用回归分析方法，建立了头颈部损伤参数与车辆碰撞速度的回归模型，结果表明碰撞速度是行人致伤程度的主要影响因素。同时采用有限元方法和多刚体动力学方法分析了40km/h的碰撞速度下，模型输出的损伤参数值，结果表明头部会受到AIS3+的伤害，前者是因为应力应变超过限值引起的，后都是因为HIC超过限值引起的，有限元模型则能更好地研究头颈部在碰撞中由应力应变引起的损伤。

本文选取两例交通事故进行弹出式发动机罩和行人安全气囊的保护效果的研究，结果表明行人头部碰撞在气囊保护区域之内时保护效果明显，HIC值下降了55.7%，当行人头部碰撞在保护区域之外时保护效果不明显，HIC值下降了 6.3%。对40km/h的碰撞速度下的保护装置的保护效果采用遗传算法对保护装置的设计参数进行了优化，优化结果表明合理配置弹出结构刚度、气体的质量流速、织物的透气系数和点火时刻可以使行人头颈部的损伤风险降低到法规限值以下。

本文的研究方法为预测行人在碰撞事故中的损伤风险和行人保护装置的保护效果研究提供了一个有益的参考。模拟结果可以作为车辆安全设计的依据。

II

硕士学位论文

关键词：事故重建；头颈部损伤；行人安全气囊；弹出式发动机罩；实验设计

III

基于事故重建的行人损伤风险预测及防护措施研究

Abstract

Pedestrians in a public transport environment are the most vulnerable road users, and the rate of injury and death is very high in the reported traffic casualties. In China, nearly 100,000 people died in traffic accidents every year, in which pedestrians accounted for about one-quarter. The head and neck juries in vehicle-pedestrian collisions accounted for around 30% of all injuries on the different body regions, and at the same time the head injury often resulted in a fatal consequence. It is therefore significant for safety community to conduct the researches on causation of vehicle-pedestrian accident and injury mechanism of the head-neck for improving safety of traffic environment and vehicle to prevent pedestrian accident and injuries.

The purpose of the current paper is for study of the law of injury and prediction of risk of head-neck injuries. For the purpose, multi-body model and finite element model were used for accident reconstructions and analysis of the real world accident. The calculated injury parameters were compared with the observed injuries in real world accidents. Furthermore the protective effect of airbag and pop-up hood are analyzed and proposed.

The paper selected 14 cases of real world accidents for reconstruction analysis. A multi-body pedestrian model developed by Chalmers University was used to analyze the dynamic responses of pedestrian, and the injury parameters such as head acceleration, HIC, force of neck were calculated. Regression method was used to build up a regression model of head-neck injury parameter and velocity of vehicle. The results indicated that velocity of vehicle is the main factor related to the severeity of the pedestrian injury. The multi-body model and the finite element model were used to simulate pedestrian collides with vehicle at 40km/h and predict the injury risk of head-neck. The results show that the two models can predict the AIS3+ injury risk of head- …… 此处隐藏：15004字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……