浅谈前排座椅在汽车侧面碰撞中对乘员伤害的影响研究论文.docx

浅谈前排座椅在汽车侧面碰撞中对乘员伤害的影响研究论文浅谈前排座椅在汽车侧面碰撞中对乘员伤害的影响研究论文引言近年来汽车工业的快速发展，中国已成为汽车产销第一大国，2014年汽车销量达到2349万辆，连续六年排名全球第一。随车汽车保有量的增加，我国的交通事故及所造成的人员伤亡及财产损失一直高居不下，尤其是事故发生频率较高的侧碰。由于我国城市道路的交叉路口以平面交叉为主，机动车、非机动车混合交通现象极为严重，导致交通事故类型中汽车侧面碰撞的事故发生率极高，根据交通事故统计，侧面碰撞是交通事故的主要形式，约占事故总数的30%，仅次于正面碰撞。由于汽车乘员舱侧面车身强度相对于其他区域较弱，侧围缺少有效的吸收碰撞能量的装置，且缓冲吸能的空间有限，侧面碰撞往往对乘员产生较大的伤害。文章着重研究在侧面碰撞中，座椅性能与侧碰乘员伤害的相关联系。1侧面碰撞中乘员伤害机理分析由于车身特有的结构，侧面碰撞缓冲空间很小。为了减少乘员在侧面碰撞过程中受到的伤害，车身设计要充分考虑车身的强度与刚度之间的兼容性，既要保证乘员舱不要发生较大的变形，又要通过变形吸收尽可能多的能量。侧面碰撞乘员保护的研究包括了两方面的内容：一是如何提高汽车的耐撞性，即在保证乘员安全空间的前提下，使得汽车被撞击部位的塑性变形尽量大，吸收较多的能量，降低汽车减速度的峰值，缓解一次碰撞的强度，从而使传递到乘员的碰撞能量降低到最小;二是设计匹配合理的乘员约束系统，通过座椅、安全带和气囊的作用，减缓二次碰撞的强度，从而达到保护乘员的目的。从侧面碰撞力的传递途径来看，座椅在力的传递过程中有着举足轻重的作用。如果在碰撞过程中座椅不能保持其可靠性或者设计缺陷，对假人的伤害会存在较大的风险。2汽车座椅在侧碰中对乘员伤害的影响2.1座椅靠背研究背景：在某轿车车身结构已确定且无侧面气囊的情况下，拟通过对座椅骨架及内饰的优化来达到提高侧面碰撞性能。通过该车型50km侧面碰撞摸底试验数据分析，假人下肋骨位移为42.9mm，超过GB11551中的要求，其他均满足要求。试验后经过查看座椅骨架，发现靠背两侧支架基本无变形，刚度较大，假人伤害可能受此影响。通过原因分析，我们制定了方案一：靠背两侧支架钢丝由8mm改为5mm，靠背由钢丝改为三根蛇形弹簧。试验后，假人下肋骨位移为24.91mm，改进效果明显，中肋骨位置35.18mm，比较正常，但是上肋骨位移没有好转，与摸底状态基本一样，仍然存在风险。通过查看座椅骨架，发现靠背两侧支架变形明显，疑为假人背板及肋骨受力所致。在方案一的基础上，我们制定了方案二：靠背两侧支架改为钢板并在内侧增加了泡沫，靠背由钢丝改为三根蛇形弹簧。试验后，假人下肋骨位移为15.87mm，效果进一步改善，中肋骨位置34.28mm，基本正常，上肋骨位移为36.6，改进效果明显。结合侧面碰撞的特点，我们确定了优化方案的思路，即通过改变座椅靠背骨架的结构，使肋骨与车门发生接触的'时刻相对于盆骨尽可能晚些，达到减小肋骨伤害的目的。同时为了避免假人在运动过程中与座椅侧翼骨架产生较大的作用力，在不影响舒适性的前提下将座椅靠背及坐垫泡沫加硬，使假人的相对位置向前向上偏移，可有效地减小背板力的作用。2.2座椅的纵向位置在C-NCAP与E-NCAP评价规程中，关于侧面碰撞前排座椅的调节位置有所不同，C-NCAP要求座椅调节到纵向行程的中间位置，ENCAP要求调节到理论R点座椅状态位置与最前端的中间位置。对于座椅设计R点位置非座椅最后状态位置的车辆，在进行E-NCAP测试是座椅位置比C-NCAP测试的座椅位置靠前，会对假人的伤害值有什么影响呢?我们用同一款车型做了C-NCAP与E-NCAP侧碰对比研究。通过试验发现，座椅纵向位置越靠前，对假人伤害越不利。按照ENCAP规则测试时座椅位置比C-NCAP测试靠前，假人伤害也相对较严重。在进行标准的碰撞测试时，座椅的纵向位置都有统一的要求，但在实际驾驶过程中，乘员要根据自己体型调节座椅的位置。根据车身结构的特点，理论上座椅纵向位置越靠近B柱，越安全，越往前，车门的变形越大，对乘员的伤害就越高。2.3座椅高低位置在C-NCAP评价规程中侧面碰撞前排座椅的高度调节位置，要求调节到中间位置或设计位置，两个位置会对假人的伤害值有什么影响呢?我们用同一款车型做了C-NCAP测试规则座椅不同高度位置的对比研究。通过试验发现，座椅垂直位置越高，对假人伤害越不利。在进行碰撞测试时，座椅的高低位置直接决定了假人的姿态，即假人的肋骨、腹部与车门内饰板的接触位置，设计上是尽量避免肋骨与内饰板、扶手等突出的位置接触。2.4座椅固定点由于座椅固定的不够牢固，某款车型在侧面碰撞测试过程中螺栓被拉脱，致使座椅状态发生较大的变形，不能更好地约束假人，假人下肋骨位移超过42mm，因此座椅固定点也是影响侧