微型面包车正面碰撞中驾驶员下肢损伤机制与防护研究
我国作为世界上道路交通事故死亡人数最多的国家之一,每年因交通事故造成的经济损失巨大,同时给事故家庭带来沉重的精神和生活打击。微型面包车由于载客多、空间大、价格低等优点受到人们的喜爱,但由于微车车体结构单薄,事故发生时车体结构变形较大,车内乘员往往损伤严重。因此,进行全面且细致的微型面包车交通事故深度调查具有重要意义,通过事故深度调查可进行交通事故成因分析、人体损伤机制分析、车辆安全性分析以及为交通安全管理部门提出合理的建议等。<br>  本研究的重点为驾驶员下肢损伤,因此在筛选案例时着重关注有驾驶员详细伤情的案例,且事...
我国作为世界上道路交通事故死亡人数最多的国家之一,每年因交通事故造成的经济损失巨大,同时给事故家庭带来沉重的精神和生活打击。微型面包车由于载客多、空间大、价格低等优点受到人们的喜爱,但由于微车车体结构单薄,事故发生时车体结构变形较大,车内乘员往往损伤严重。因此,进行全面且细致的微型面包车交通事故深度调查具有重要意义,通过事故深度调查可进行交通事故成因分析、人体损伤机制分析、车辆安全性分析以及为交通安全管理部门提出合理的建议等。
  本研究的重点为驾驶员下肢损伤,因此在筛选案例时着重关注有驾驶员详细伤情的案例,且事故类型为微型面包车正面碰撞的事故。经过对微车事故类型进行统计发现,微型面包车事故类型按统计量从多到少的排序分别为车撞行人、与摩托车碰撞、与货车碰撞、与小轿车碰撞、与自行车碰撞、与固定物撞击及其他事故类型。其中较符合微车正面碰撞事故类型且数量较多案例为微车与货车碰撞事故。微车与货车碰撞又分为微车与货车对撞和微车追尾货车。微车与货车对撞事故中两车一般均有初始速度,从而微车相对货车的碰撞速度较高,这种工况中微车驾驶员基本难以生还,且如此高速度的仿真重建难以实现。而微车追尾货车事故中微车相对于货车的碰撞速度较低,仿真成功率较高,因此本文选择微车追尾货车的事故进行重建研究。
  本文通过有限元仿真方法研究其损伤机制。首先,给微型面包车模型构建安全带,然后将微车模型和THUMS进行集成,从而构建了微型面包车追尾货车和微型面包车正碰刚性墙这两种碰撞工况。两工况碰撞速度均为56km/h,对两工况中的车辆动力学响应、车辆减速度、仪表板侵入量进行了对比分析。微车追尾货车工况中驾驶员胫骨和股骨von Mises等效应力峰值分别为133MPa和126MPa,微车碰撞刚性墙的工况中胫骨和股骨von Mises等效应力峰值分别为139MPa和99MPa。与微车碰撞刚性墙相比,微车追尾货车工况中车体最大减速度峰值较小、仪表板侵入量较大。仿真结果与尸检报告中驾驶员下肢伤情吻合度较好。微车追尾货车工况中,驾驶舱的侵入是导致驾驶员股骨损伤风险增加的主要因素。这些研究结果验证了有限元仿真方法在人体损伤机制分析方面的有效性。微车追尾货车的事故中,由于货车车箱尾板与后防撞护栏的离地高度均较高,导致微车主要吸能为引擎盖、前舱、A柱等较高位置,由于这些部位强度远低于前保险杠与前纵梁,导致转向系统与仪表板对驾驶舱的侵入量大大增加,仪表板的侵入量主要导致驾驶员股骨损伤加重。因此,降低货车尾部防撞护栏高度与内置量,增加微型面包车前舱与A柱结构强度,微型面包车车头安装高位保险杠均可降低车辆追尾过程中驾驶舱转向系统与仪表板对驾驶员腿部空间的侵入。有限元仿真技术在交通事故人—车—路环境的重建中起到越来越重要的作用,已成为学者们探讨交通损伤生物力学机制和开展相关研究的主要方法,并能够为交通管理部门与司法鉴定部门进行事故过程重建提供强大的支持,同时在探讨车辆的安全性,协助汽车生产厂家发现车辆设计、制造、生产过程中的缺陷方面具有强大优势。
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作者: 石亮亮
学科专业: 生物医学工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 重庆理工大学
导师姓名: 尹志勇 陈忠敏
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: R642 R318.01
在线出版日期: 2016年11月3日