【正文】 2 所示。天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文22 圖 41 試驗 1 的仿真起點模型圖 42 試驗 2 的仿真起點模型 碰撞模擬試驗求解將上述確定的相關(guān)參數(shù)輸入到 PAMCRASH 軟件參數(shù)輸入窗口中，運行求解。以 V1 橫梁的參數(shù)輸入為例，如圖 43 所示，將材料編號輸入到“IDMAT” ，將密度輸入到“RHO” ，將彈性模量輸入到“E” ，將泊松比輸入到“NU” ，將屈服應(yīng)力輸入到“SIGMAy”等。天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文23圖 43 V1 橫梁的參數(shù)輸入窗口 仿真結(jié)果的后處理仿真時間終點（30ms）的模型，分別如圖 4圖 45 所示。通過 PAMCRASH 軟件中的 VISUALVIEWER 模塊獲得的脛骨加速度時間曲線、膝關(guān)節(jié)剪切位移時間曲線、膝關(guān)節(jié)彎曲角度時間曲線，分別如圖 45 和圖 46 所示。圖 44 試驗 1 的仿真終點模型天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文24圖 45 試驗 2 的仿真終點模型(a)脛骨加速度時間曲線 (b) 膝關(guān)節(jié)彎曲角度時間曲線 （c ）膝關(guān)節(jié)剪切位移時間曲線圖 46 試驗 1 的后處理結(jié)果天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文25(a)脛骨加速度時間曲線 (b) 膝關(guān)節(jié)彎曲角度時間曲線 （c ）膝關(guān)節(jié)剪切位移時間曲線圖 47 試驗 2 的后處理結(jié)果天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文26另外，為了更直觀地觀察在碰撞過程中下肢骨骼的變形情況，本文將下肢的皮膚和肌肉隱藏，通過動畫截圖，獲得試驗 1 和試驗 2 中下肢模型在不同時刻的變形，分別如圖 48 和圖 49 所示。圖 48 試驗 1 中下肢模型在不同時刻的變形圖 49 試驗 2 中下肢模型在不同時刻的變形 仿真結(jié)果的分析與討論 獨立分析分別對兩款汽車的碰撞試驗結(jié)果進行以下獨立分析：（1）對于試驗 1：由圖 46（a）可得脛骨峰值加速度為 ，小于法規(guī)所規(guī)定的 170g；從圖 46（b）可見，碰撞的 030ms 間，最大的膝關(guān)節(jié)彎曲角度為 176。，沒超出法規(guī)所規(guī)定的 19176。；同時由圖 46（c）得出最大的膝關(guān)節(jié)剪切位移為 ，符合法規(guī)中要求小于 6mm 的規(guī)定。并從圖 48 可以直觀的看到，從碰撞開始到 30ms 期間，下肢的變形較小，而且沒有發(fā)生明顯的骨折和韌帶損傷。因此，可以論定 V1 前保險杠系統(tǒng)符合行人保護法規(guī)的規(guī)定，在碰撞事故發(fā)生時能夠為行人提供有效的保護。（2）對于試驗 2：由圖 47（a）可得脛骨峰值加速度為 ，小于法天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文27規(guī)所規(guī)定的 170g；從圖 47（b）可見，在碰撞 20ms 左右膝關(guān)節(jié)彎曲角度開始超出法規(guī)所規(guī)定的 19176。并繼續(xù)增大；同時由圖 47（c）得出最大的膝關(guān)節(jié)剪切位移為 ，符合法規(guī)中要求小于 6mm 的規(guī)定。另外還發(fā)現(xiàn)該曲線在 附近出現(xiàn)拐點，膝關(guān)節(jié)剪切位移值由正值改變?yōu)樨撝怠Ｅc此對應(yīng)的是，如圖 49 所示，股骨在 10ms 左右出現(xiàn)裂口，在 15ms 時已經(jīng)斷開。在股骨折斷后，斷面以下的肢體將回彈，也就在這一瞬間，膝關(guān)節(jié)剪切位移值由正值改變?yōu)樨撝怠＞C合以上分析可以論定，V2 前保險杠系統(tǒng)不能滿足行人保護法規(guī)的要求，而且在汽車以 40km/h 的速度與行人發(fā)生碰撞時，會導(dǎo)致行人下肢嚴重的骨折甚至致殘，嚴重威脅到行人的人身安全。 比較分析從上節(jié)的分析可以得知在行人安全保護性能方面的表現(xiàn) V1 前保險杠系統(tǒng)要遠優(yōu)于 V2 前保險杠系統(tǒng)，因此，本節(jié)從結(jié)構(gòu)和材料兩大方面以 V1 前保險杠系統(tǒng)為參照，分析 V2 前保險杠系統(tǒng)的改進措施。從結(jié)構(gòu)上看，V1 蒙皮與下肢模型的接觸面積較大，能夠減少應(yīng)力集中；V2 橫梁的厚度較厚，不能有效的通過橫梁的變形來緩和汽車對行人的沖擊載荷。從材料上看，由于與因過厚而不易變形的橫梁配合使用，緩沖泡沫應(yīng)該使用緩沖性能更佳的材料。綜合上述分析，文論文認為，可以通過增大蒙皮外表面積、減小橫梁厚度、改變緩沖泡沫的材料等措施改良 V2 前保險杠系統(tǒng)，使之更有利于行人的安全防護。 本章小結(jié)本章利用 PAMCRASH 軟件完成了試驗 1 和試驗 2，根據(jù)我國現(xiàn)行的行人保護法規(guī)的規(guī)定，分別對兩項試驗的后處理結(jié)果進行分析與討論，得出以下結(jié)論：V1 前保險杠符合我國行人保護法規(guī)的規(guī)定，能夠有效保護行人的安全；V2 前保險杠不能滿足我國行人保護法規(guī)的要求，會對行人的安全造成嚴重的威脅。另外，本章通過比較試驗 1 和試驗 2 中兩種前保險杠結(jié)構(gòu)和材料的異同，提出了可能改善 V2 前保險杠系統(tǒng)對行人的保護性能的改進方案。天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文285 結(jié)論與展望 結(jié)論論文主要針對人車碰撞事故中的行人下肢防護對汽車前保險杠的結(jié)構(gòu)及其安全性能展開研究。以人車碰撞事故特征為參考，人體下肢損傷機理為理論，行人安全評價試驗方法為準則，建立兩款汽車前保險杠系統(tǒng)的有限元模型，與人體下肢有限元模型進行碰撞仿真試驗。最終根據(jù)兩款汽車前保險杠系統(tǒng)對其行人碰撞保護性能的分析結(jié)果，提出兩者中安全性能更優(yōu)的前保險杠系統(tǒng)。論文主要的研究工作及研究成果總結(jié)如下：（1）利用 CAD 軟件繪制了兩款汽車前保險杠系統(tǒng)各部件的零件圖；（2）利用 CATIA 軟件建立了兩款汽車前保險杠系統(tǒng)各部件及其裝配件的幾何模型；（3）應(yīng)用 HYPERMESH 軟件分別對兩款汽車前保險杠系統(tǒng)的裝配件模型進行網(wǎng)格劃分，得到其有限元網(wǎng)格模型；（4）利用 PAMCRASH 軟件對模型進行了仿真試驗，先后完成了試驗?zāi)Ｐ偷那疤幚?、求解和后處理的過程，最終得到試驗結(jié)果。（5）根據(jù)我國行人保護法規(guī)標準，對導(dǎo)致人體下肢損傷的主要指標：脛骨加速度、膝關(guān)節(jié)彎曲角度及其剪切位移進行了分析。結(jié)果表明：V1 前保險杠系統(tǒng)符合我國行人保護法規(guī)的規(guī)定，能夠有效保護行人的安全；V2 前保險杠系統(tǒng)不能滿足我國行人保護法規(guī)的要求，會對行人的安全造成嚴重的威脅。 創(chuàng)新點本文的創(chuàng)新點有：（1）在碰撞仿真試驗流程上使用了新的方法，該流程簡單概況為：二維圖（CAD）幾何模型（CATIA）網(wǎng)格劃分（HYPERMESH）前處理（VISUALHIV）求解（PAMCRASH）后處理（VISUALVIEWER） 。該流程在本論文中被驗證適用于前保險杠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安全性能的分析研究。為我國行人安全保護產(chǎn)品的設(shè)計研究方法提供了參考。（2）本論文將從本校損傷生物力學(xué)與車輛安全工程中心引進的成年男性下肢仿真模型，與本文構(gòu)建的汽車前保險杠有限元模型進行碰撞仿真試驗。相比于前人使用的簡易圓柱體模型（下肢沖擊器） ，此模型能夠更切實的反映實際的碰撞情況，提高試驗的仿真度和可靠性。在模型上的創(chuàng)新是對前保險杠系統(tǒng)設(shè)計方法的新的探索，為行人保護法規(guī)和前保險杠設(shè)計標準的制定提供有用的建天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文29議。 展望本論文在汽車前保險杠基于行人碰撞保護的結(jié)構(gòu)和安全性能方面的研究取得了一定的進展，但由于各自條件因素的限制，同時存在一些不足之處，需要在將來的科研工作中進一步地深入研究與探討：（1）由于資源的限制，未能從相關(guān)單位獲得汽車的整車模型和相關(guān)數(shù)據(jù)，同時由于時間的限制，未能通過僅有條件建立整車有限元模型。本論文對汽車結(jié)構(gòu)進行了大范圍的簡化，僅建立了汽車前保險杠系統(tǒng)部分進行有限元碰撞分析。為了獲得人體下肢碰撞安全性仿真較高的精確度，應(yīng)該采用更完整的汽車前部結(jié)構(gòu)甚至是汽車整車進碰撞行仿真試驗，使試驗更加貼近現(xiàn)實情況，提供更加可靠的分析結(jié)果。（2）由于試驗條件的限制，不能獲得有關(guān)參數(shù)的第一手資料，建立的前保險杠系統(tǒng)模型與其原型會有形狀和尺寸細節(jié)上的偏差，增加了試驗結(jié)果的誤差。將來的研究中，在硬件條件允許的條件下，應(yīng)該使用 3D 掃描儀器對汽車整車進行逆向建模，提高仿真試驗的精度。（3）同樣由于資源有限，本論文只能對前文引進的 50 百分位成年男性的下肢進行碰撞仿真分析。因而在更深入的研究中還應(yīng)引進其他不同的人員類型（如兒童、老人、成年女性以及 5 百分位和 95 百分位的成人男性等）的下肢模型進行碰撞分析。（4）本論文更加側(cè)重于汽車前保險杠安全性能在行人碰撞安全方面的研究，將來還應(yīng)該在乘員安全保護方面深入研究。（5）在本論文的碰撞仿真試驗中，僅在前保險杠對稱面處設(shè)置碰撞點，為更全面的研究行人下肢在碰撞時的損傷情況，應(yīng)該在前保險杠表面多處設(shè)置碰撞點，進行全面的碰撞仿真試驗，獲得全面的試驗結(jié)果。（6）影響前保險杠系統(tǒng)行人保護性能的主要因素在將來的工作中有待分析與求證。汽車前保險杠的結(jié)構(gòu)及安全性能課題的研究工作仍有相當長遠的路要走，本論文必然仍存在很多的不足之處，需要進一步的完善與創(chuàng)新。因此，在將來的研究生學(xué)習(xí)與工作中，定會參與到更多的汽車安全性能方面的研究和產(chǎn)品設(shè)計，為我國汽車安全研究的進步與發(fā)展作出自己應(yīng)有的貢獻。天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文30參考文獻[1]閆宏濤．基于行人腿部與汽車前保險杠碰撞安全性仿真研究[D] ．重慶：重慶交通大學(xué)．2022.[2]王旭．基于行人腿部防護的汽車保險杠優(yōu)化研究[D]．吉林：吉林大學(xué)．2022.[3]李樂新，騰科，黃河．基于行人下腿部與汽車保險杠的碰撞研究及優(yōu)化設(shè)計[D] ．沈陽：沈陽理工大學(xué)．2022.[4]許瑩瑩. 基于低速碰撞和行人腿部保護的前保險杠系統(tǒng)研究[D]. 湖南：湖南大學(xué)，2022.[5]王景生．行人腿部碰撞安全性與保險杠參數(shù)優(yōu)化的仿真方法研究[D] ．吉林：吉林大學(xué)．2022.[6]周娜娜. 轎車正面偏置碰撞抗撞性研究[D]. 重慶: 重慶交通大學(xué). 2022.[13]李博，張亮，王亞軍，王淼．基于行人下腿部碰撞和低速碰撞的前保險杠設(shè)計[D]．蕪湖：公用技術(shù)院，奇瑞汽車.[14]高衛(wèi)民，王宏雁．行人小腿碰撞有限元建模方法的研究[J]．汽車工程，2022 年，32（ 5） ，413417.[15]呂曉江，董江濤，劉衛(wèi)國，周大永，王純，謝書港， SUV 前保險杠防撞系統(tǒng)優(yōu)化[J].汽車工程師，2022 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謝在論文完成之際，本人要對為本論文的工作過程中給予過幫助與支持的所有人表示由衷的感謝。首先，要感謝指導(dǎo)教師李海巖教授。從選題、計算機模擬試驗的開展直至最后論文的撰寫，本論文的研究工作由始至終都是在李老師的嚴格要求和細心指導(dǎo)下完成的。在論文選題之初，在李老師的指導(dǎo)下，本人查閱了大量相關(guān)文獻并了解論文課題的當前研究發(fā)展狀況，因而能夠跟進世界科技水平的發(fā)展，把握研究方向，最終確定論文題目。在課題進展期間，李老師定期檢查本人的研究進度并布置研究任務(wù)。為讓本人更快更容易的入門計算機模擬所需要應(yīng)用的軟件，李老師安排了相關(guān)軟件的入門講座，對本人學(xué)習(xí)這些軟件提供了必不可少的幫助。在論文撰寫階段，李老師指導(dǎo)本人把握論文思路脈絡(luò)撰寫提綱，繼而依據(jù)提綱以及研究內(nèi)容撰寫論文，并引導(dǎo)本人不斷的發(fā)現(xiàn)論文中的問題，解決問題，最終完成論文的撰寫。在整個過程中，李老師對理論知識的熟練掌握、對學(xué)生的嚴格要求和對科學(xué)研究的嚴謹態(tài)度本人留下了非常深刻的印象，讓本人受益匪淺，受用終身。與此同時，李老師為本人提供了很好的研究條件和工作環(huán)境，在此，謹向李老師致以由衷的感謝和誠摯的敬意。在課題開展期間，本人得到了呂文樂博士的關(guān)心和指導(dǎo)，在開題報告的撰寫、計算機模擬試驗的開展以及論文的撰寫等過程中出現(xiàn)的難題的解決上，呂博士都給予本人相當大的指導(dǎo)和技術(shù)支持，在此，尤其表示深切的感謝！感謝本校損傷生物力學(xué)與車輛安全工程中心的全力支持。感謝本人父母！唯有他們無私的奉獻、全力的支持和鼓勵才讓我順利完成了本科的學(xué)業(yè)。另外，感謝學(xué)校，在這里，我獲得了人生最寶貴的財富——知識。感謝崔世海等老師以及李蓓、李向南、衛(wèi)志強、王晨、孫田軍、王思雨等師兄師姐們在我論文研究工作過程中給予的幫助和支持