人—车相撞动态模拟与损伤分析

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该文本着创新、实用的原则,在这一研究领域首次采用了简单明了的数学模型对复杂的生物体与汽车之间的接触撞击响应进行了系统的研究.良好的模型可以有效地研究人—车相撞过程及其动态响应,研究人所受到的撞击损伤以及汽车结构参数对损伤的影响,为具有行为保护功能的汽车的初始设计及改进设计提供依据.对于汽车安全设计和生物力学的发展同样具有重要的现实意义.该文首先研究人—车相撞时人头部的动态响应,以及车身前部几何参数对头部损伤的影响.该文对此开展如下的工作:独立建立了汽车—行人三维多体系统模型,并且引入符合中国人体特征的参数,确定了人体多体结构.研究了人体多体系统与车在外部相互作用下的约束条件下,分析了人体多体系统受外部物体撞击下的动态响应.运用面向对象的编程方法,研制开发出一套较为完整的行人与车相撞的人体运动响应计算机模拟软件.分析了撞出速度、保险杠结构以及车身前部型式对人体运动响应的影响.该文提出了柔性接触撞击的概念,为了更准确地反映具有双层球壳结构的头部柔性接触特点,该文提出了柔性接触撞击力预报模型:质量—弹簧模型.把头部简化成双质量—弹簧模型.建立了头部与发动机罩板撞击的系统模型.研究了系统在接触面上的动态响应求解方法.为了能在汽车结构上实现降低头部撞击损伤的目的,该文提出了一种新的发动机罩板结构,建立了其受特体撞击的响应模型,分析了对降低头部损伤的作用.
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