汽車兒童乘員碰撞傷害與防護

汽車兒童乘員碰撞傷害與防護

《汽車兒童乘員碰撞傷害與防護》是由清華大學出版社於2015年9月1日出版的圖書,作者是張金換、許述財、楊欣、馬春生。

基本介紹

前言,目錄,

前言

兒童乘車安全是世界各國面臨的共同課題,中國在成為世界第一的汽車生產國和消費國的同時,也成為世界上交通事故最多的國家。2014年,我國12歲以下的兒童在交通事故中死亡2423人,兒童乘車安全問題越來越受到社會各界的關注。汽車兒童乘員安全保護的研究涉及車輛工程、人機工程、工業設計、材料力學、機械設計、模具開發、計算機仿真、生物力學、安全教育、兒童解剖學和心理學等多門學科,是一個典型的邊緣交叉學科領域。
自1985年開始,清華大學率先在中國開展了汽車碰撞安全性研究工作。清華大學在國內建成了第一個可以進行整車和零部件試驗的綜合性汽車碰撞試驗台。1992年5月,清華大學汽車碰撞試驗室進行了中國汽車第一撞,並載入1999年中國大百科全書出版社出版的《365個第一次——共和國50年珍貴圖錄》。2000年10月,清華大學汽車碰撞試驗室通過了國家試驗室認可和計量認證,並獲得國家機械工業局、國家經貿委和國家發改委認可的汽車碰撞試驗檢測授權。2004年,清華大學汽車碰撞試驗室建立了中國第一套兒童座椅碰撞試驗系統,在國內率先開展了汽車兒童座椅碰撞試驗和CAE仿真等研究工作。2012年7月,清華大學汽車碰撞試驗室參與組建清華大學蘇州汽車研究院汽車安全研究所,成立了兒童安全座椅專業設計研發團隊,並將清華大學在兒童乘車安全研究方面多年的學術成果和技術積累實施產業化轉移。2011年以來,清華大學與國家質檢總局缺陷產品管理中心、上海機動車檢測中心持續合作開展兒童約束系統安全性評估工作,在理論研究和大量試驗的基礎上,推出了符合中國特色的兒童約束系統易用性評價體系。同時與中國消費者協會、美國韋恩州立大學、美國密西根大學、德國TUV等國內外兒童安全研究機構和知名兒童座椅企業開展廣泛合作,在兒童約束系統安全性評估、兒童人機工程與生物力學、兒童約束系統法規制定、兒童安全座椅設計、校車座椅動態試驗和結構改進及兒童乘車安全教育等方面開展了大量工作。面對我國兒童乘車安全現狀和當前兒童座椅質量狀況,作者深深地意識到,車用兒童約束系統需要在安全性、易用性和系統性等方面實現協同創新,兒童乘車安全教育需要在互動性、社會性和廣泛性等方面實現協同教育。先進系統的技術理論與工程實踐相結合,解決產業發展中的工程實際問題,是清華大學汽車碰撞安全研發團隊多年來一直堅持的創新實踐模式。
本書基於我國最早開展兒童乘員保護研究的清華大學汽車碰撞試驗室的多年科研積累並結合國內外相關的最新研究成果編著而成,具有知識性和學術性並重的特色。本書主要包括兒童交通事故與兒童乘員保護研究概述、兒童人機工程與防護機理、兒童約束系統法規與試驗方法、兒童約束系統評價體系、兒童座椅產品設計、兒童約束系統CAE仿真與最佳化、專用校車碰撞法規及乘員約束系統設計等內容,並介紹了歐洲新法規ECER129側面碰撞的試驗內容與要求。這些內容涵蓋了編著團隊多年在科研、教育和學術交流等方面的成果,在國內相關研究中具有領先的學術水平和重要的理論和實踐參考價值。
本書適合作為車輛工程及相關專業研究生和高年級本科生的參考教材,也可作為從事兒童乘員安全研究的相關人員的參考書,還可作為從事兒童安全座椅研發的工程技術人員的技術參考書。
本書內容主要是清華大學汽車碰撞試驗室自2004年以來,開展和承擔汽車兒童乘員碰撞傷害與防護相關科研項目成果的提煉和總結。主要項目包括:國家質檢總局委託項目“汽車兒童座椅碰撞安全試驗評估”、中國標準化研究院委託項目“中國汽車兒童約束系統分級評價研究”、“兒童安全座椅誤使用模式研究”、中國標準化研究院院長基金項目“我國兒童座椅安全性綜合評價體系研究”、清華大學蘇州汽車研究院重點基金項目“高安全性汽車兒童座椅系統開發及流程建立”、汽車安全與節能國家重點實驗室橫向課題“專用校車座椅系統碰撞試驗及改進”等。本書撰寫時參考了本試驗室相關研究的博士後研究報告、博士和碩士學位論文,同時也參考了大量國內外最新技術文獻,套用了一些工程分析軟體,這些文獻和軟體均來自清華大學的數據資源和著作權授權。本書的出版還得到了清華大學出版社的大力幫助。在此一併向所有提供項目基金支持、軟體授權和數據資源的單位以及參考文獻的作者表示衷心感謝!
本書由楊欣博士統稿,張金換教授對全書內容進行了審核。由於編著者水平有限、時間倉促,本書不足之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
作者2015年9月

目錄

第1章緒論
1.1交通事故
1.1.1交通事故的概念
1.1.2交通事故的分類
1.1.3交通事故的特點
1.2汽車兒童交通事故
1.2.1兒童交通事故傷亡
1.2.2兒童交通事故種類
1.2.3兒童乘車現狀調研
1.2.4兒童乘車常見誤區
1.3兒童乘車安全措施
1.3.1兒童安全法規體系
1.3.2兒童乘員約束系統
1.3.3兒童乘車安全教育
第2章兒童乘員人機工程與損傷機理
2.1兒童人機工程學
2.1.1兒童人機工程學定義
2.1.2兒童年齡段的劃分
2.2兒童人體因素
2.2.1人體測量基礎
2.2.2兒童人體尺寸
2.2.3兒童運動特點
2.2.4兒童感官特點
2.3兒童發育特徵
2.3.1兒童人體生長發育
2.3.2生長發育評價指標
2.3.3兒童心理發展特點
2.4碰撞生物力學及兒童損傷特點
2.4.1生物力學概述
2.4.2基本力學定義
2.4.3損傷標準與等級
2.4.4頭頸部損傷機理
2.4.5胸腹部損傷機理
2.4.6四肢損傷機理
2.5兒童頭部顱骨破裂限值研究
2.5.1兒童頭部損傷限值研究概況
2.5.2基於CT的兒童頭部三維重建
2.5.3兒童頭部有限元模型的建立
2.5.4兒童頭部材料屬性的最佳化
2.5.5材料屬性標定及模型驗證
2.5.6Weber兒童屍體試驗再現
2.5.7兒童顱骨破裂安全限值
第3章兒童約束系統法規與試驗方法
3.1兒童約束系統概述
3.1.1兒童約束系統的定義
3.1.2兒童約束系統的分類
3.1.3兒童約束系統的固定
3.2兒童約束系統法規
3.2.1國際法規體系簡介
3.2.2動態試驗工況
3.2.3質量分組及假人
3.2.4兒童傷害指標
3.2.5整體特性及其他
3.3模擬碰撞試驗系統
3.3.1碰撞波形要求
3.3.2滑車試驗系統
3.3.3CRS試驗座椅
3.3.4固定裝置和附屬檔案
3.3.5試驗用兒童假人
3.3.6兒童假人的標定
3.4兒童安全座椅動態試驗方法
3.4.1一般試驗要求
3.4.2主要測試項目
3.4.3座椅和假人安裝方法
3.4.4帶扣開啟力測試
3.5歐洲新法規ECER129及相關研究
3.5.1ECER129法規介紹
3.5.2國際兒童座椅主要側撞試驗系統
3.5.3中國兒童座椅側撞研究進展
第4章兒童約束系統評價體系
4.1國際兒童約束系統評價體系
4.1.1美國評價規程
4.1.2英國評價規程
4.1.3歐洲評價規程
4.1.4其他評價規程
4.2中國兒童約束系統的評價研究
4.2.1兒童約束系統使用情況調研
4.2.2兒童約束系統易用性測試評價
4.2.3兒童約束系統誤使用試驗評價
4.3中國兒童約束系統評價體系
4.3.1評價指標體系建立
4.3.2評價方法驗證
4.3.3星級評價方法
4.3.4中國兒童約束系統評價規程
第5章兒童安全座椅產品設計
5.1兒童安全座椅開發概述
5.1.1產品設計原則
5.1.2產品開發流程
5.1.3產品設計目標
5.2兒童安全座椅設計要求
5.2.1結構性能要求
5.2.2人機工程參數
5.2.3基本結構形式
5.2.4連線接口形式
5.2.5附屬部件組成
5.2.6產品標識要求
5.2.7包裝與說明書
5.3兒童安全座椅CAD建模技術
5.3.1建模技術簡介
5.3.2概念設計造型
5.3.3底座結構建模
5.3.4椅背結構建模
5.3.5頭枕調節機構建模
5.3.6兒童安全座椅整體裝配
5.4產品評審與確認
5.4.1新產品開發設計評審
5.4.2CAE仿真與設計驗證
5.4.3產品設計開模前確認
5.4.4產品文檔輸出和開模
5.4.5產品成型和送檢測試
5.5材料、工藝和圖案
5.5.1主體結構材料
5.5.2塑膠成型工藝
5.5.3面料的選擇
5.5.4花型的選擇
第6章兒童約束系統CAE仿真與最佳化
6.1兒童約束系統仿真概述
6.1.1仿真軟體簡介
6.1.2兒童假人模型
6.1.3CRS仿真流程
6.2基於MADYMO的兒童約束系統仿真
6.2.1兒童安全座椅和假人模型
6.2.2成人三點式安全帶的連線
6.2.3兒童五點式安全帶的連線
6.2.4台車碰撞試驗波形的輸入
6.2.5模擬計算與試驗對標
6.2.6兒童假人傷害指標對比
6.3基於LSDYNA的兒童約束系統仿真
6.3.1兒童安全座椅有限元模型
6.3.2台車試驗座椅和假人模型
6.3.3安全帶約束和速度邊界條件
6.3.4材料參數和單元屬性設定
6.3.5基於LSDYNA的仿真結果
6.4CRS結構參數敏感性分析
6.4.1兒童約束系統設計參數
6.4.2座椅連線處厚度的影響
6.4.3兒童安全座椅椅身參數的影響
6.4.4成人和兒童安全帶的影響
6.4.5坐墊摩擦係數的影響
6.5兒童約束系統最佳化設計方法
6.5.1基於正交試驗設計的系統最佳化
6.5.2基於NSGAⅡ算法的最佳化方法
6.5.3基於SIMPLEX的單目標最佳化
6.5.4兒童座椅結構改進
6.5.5相應仿真與試驗驗證
第7章專用校車碰撞法規及約束系統設計
7.1校車發展概況
7.1.1中國校車的安全問題
7.1.2中國的校車套用現狀
7.1.3美國的校車套用概況
7.1.4其他國家的校車套用概況
7.2中美專用校車碰撞法規對比
7.2.1校車定義及類型對比
7.2.2碰撞安全結構強度對比
7.2.3校車座椅試驗方法對比
7.2.4內部衝擊區和特殊裝置
7.3專用校車座椅動態試驗
7.3.1試驗設備和測試系統
7.3.2乘員允許位移指標要求
7.3.3乘員胸部允許傷害指標
7.3.4乘員腿部允許傷害指標
7.3.5座椅固定件及其他指標
7.3.6美國校車座椅的動態試驗
7.4專用校車座椅約束系統設計
7.4.1頭枕和座椅靠背
7.4.2坐墊、椅腿及連線件
7.4.3安全帶
7.4.4座椅間距
7.5專用校車座椅關鍵結構的改進
7.5.1模型簡化和關鍵參數選擇
7.5.2關鍵參數對法規指標的影響
7.5.3局部結構對關鍵參數的影響
7.5.4校車座椅結構改進試驗結果
參考文獻

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