儿童安全座椅仿真模拟分析

PAGE37摘要近年来，儿童的乘车安全是人们十分关注的问题。据交通管理部门统计，在我国2006年各类事故死亡人数中，因交通事故死亡的人数为89455人，12岁以下儿童在交通事故中的死亡人数为4167人，所占比例4.67%。其中，车内死亡的有683人，占儿童交通事故死亡人数的16.4%。交通事故给儿童及其家庭带来的伤害是巨大的。本文使用多刚体系统动力学软件MADYMO(MathematicalDynamicModel)对儿童安全座椅，用六岁儿童假人进行仿真分析，主要研究内容如下：1，阅读大量有关文献资料后，概述儿童约束系统（ChildRestraintSystem-CRS）的研究内容和方法，重点介绍国内外CRS的研究现状及发展趋势；2，重点介绍儿童安全座椅Euro-NCAP法规的评价方法和欧洲ECER44/04法规主要内容；3在消化吸收多刚体系统动力学理论MADYMO软件的基础上，以儿童安全座椅实物为依据，利用MADYMO3D软件建立该类型CRS的仿真模型，针对三岁儿童进行仿真分析；4，通过对MADYMO3D软件建立该类型CRS的仿真，得到仿真后的结果，以此对照欧洲ECER44/04法规，得出结论该座椅是否符合此法规。本论文的研究结果可以作为进一步改进儿童安全座椅的参考依据，为进一步进行学龄儿童乘车安全保护研究奠定了基础。关键词：多刚体系统动力学，MADYMO，仿真，儿童安全座椅ABSTRACTInrecentyears,children'scarsafetyisoneofgreatconcern.AccordingtostatisticsoftrafficmanagementinChinain2006diedinvariousaccidents,thenumberofdeathsduetotrafficaccidentswas89,455people,childrenundertheageof12trafficdeathsin4167people,theproportionof4.67%.Amongthem,thecarhas683peopledied,accountingforthenumberoftrafficfatalitiesofchildrenand16.4%.Trafficaccidentstoharmchildrenandtheirfamiliesisenormous.Thisarticleusesthemulti-bodydynamicssoftwareMADYMO(MathematicalDynamicModel)onthechildsafetyseat,withayear-oldchilddummytosimulateandanalyzethemaincontentsareasfollows:1,afterreadingalotaboutliterature,anoverviewofchildrestraintsystems(ChildRestraintSystem-CRS)ofthecontentandmethodsoftheresearchfocusesondomesticandforeignCRSstatusanddevelopmenttrend;2,focusingonchildsafetyseatEuro-NCAPregulations,theevaluationandtheEuropeanECER44/04maincontentregulation;3,indigestionandabsorptionofmulti-bodydynamicstheoryMADYMOsoftwarebasedonthekindofchildsafetyseats,basedonthesoftwareusedtoestablishthetypeofCRSMADYMO3Dsimulationmodel,simulationanalysisfortheyear-oldchildren;4,throughtheestablishmentofthetypeofCRSMADYMO3Dsoftwaresimulation,theresultsobtainedaftersimulation,thiscontrol<br>EuropeanECER44/04regulations,concludedthattheseatmeetstheregulations.Theresultsofthispapercanserveasafurtherimprovementofchildsafetyseatreferencebasisforthefurthersecurityofschool-agechildrenridebasis.Keywords:multi-bodydynamics,MADYMO,Simulation目录第一章儿童安全座椅研究现状51.1世界其他各国研究现状51.2我国研究的情况6第二章国内外CRS研究的发展趋势72.1现代设计理论在儿童乘员约束系统中的应用72.2计算机仿真技术的应用分析72.3系统型研究策略的应用开发8第三章儿童安全座椅Euro-NCAP法规和欧洲ECER44/04法规的主要评价方法.113.1儿童安全座椅Euro-NCAP法规的评价方法简介113.11条件a113.12条件b133.13条件c133.14条件d153.15条件153.16条件163.2欧洲ECER44/04法规简介183.21对约束系统总成的要求193.22适用于约束系统零部件的规定19第四章儿童安全座椅仿真模型的建立204.1试验座椅模型的建立204.2成人安全带模型的建立204.3儿童安全座椅模型的建立224.4儿童假人模型的建立234.5人及儿童安全座椅的初始定位244.6整体仿真模型264.7接触定义264.8加速度场27第五章仿真模拟结果以及验证29第六章全文的总结34致谢35参考文献36第一章儿童安全座椅研究现状1，世界其他各国研究现状据我们所知目前世界各国对儿童乘员约束系统的研究主要集中在约束系统设计、分析试验方法、评价标准以及正确使用等4个方面：1)儿童乘员约束系统的设计兼顾了材料力学、人体工程学、儿童心理学等多方面的因素。当前儿童约束装置主要研究包括：安全带的结构形式、布置方式、佩戴舒适性和适用范围；研究新型适用的安全带；研究合理可靠的儿童乘员约束系统定位装置；智能保护系统(如儿童安全门锁等)等4个方面的研究。如加拿大的FranceLegault等人研究了顶部系带对儿童约束系统的影响。发现无论用什么固定方式，使用顶部系带的儿童约束获得的颈部伤害数据都比未使用的要好得多。2)试验方法的优化研究。包括用于保证分析可靠性方面的假人模型的选、试验座椅总成的调整、台车冲撞试验脉冲的优化，侧面碰撞和后面碰撞安全性能分析，以保证分析的完整性。如澳大利亚的JulieBrown等人对儿童座椅的CAUSFIX，UCRA，无上固定点的UCRA，以及使用成人安全带和带上固定点的传统的澳大利亚儿童约束固定系统在侧碰中的性能作了比较。发现在90°、45°侧碰中会引起儿童约束和假人头部较大的前向移动；在45°侧碰中，后向儿童约束中的假人头部会撞向车门。3)评价标准的研究。包括对假人伤害评价指标的完善和对约束系统性能评价指标的完善。前者主要是在现有的伤害指标基础上，借鉴成人乘员约束系统的评价标准，为儿童乘员约束系统提出了更为详细的伤害标准；后者是指增加以提高使用便利性为目的的新评价标准，更好地推广儿童乘员约束系统的使用。如美国的BradResume等人就对FMVSS225-儿童约束系统的试验设备和试验程序进行了概括、总结，并提出了存在的问题和改进方法。4)基于整车的定位和安装方面的研究与分析。大量试验证明，合理、可靠、正确的使用和安装方式，可以保证儿童约束系统起到有效的保护作用。如英国的RichardLowne和PeterRoy等人研究了不同的固定方式在前碰、侧碰、追尾、约束带不同松弛度的碰撞实验中，头部位移，头、胸加速度数据进行了比较。发现使用下部两个固定点，外加上部一个固定点的固定方式在减少头部位移和头、胸部加速度方面是最好的。2，我国研究的情况尽管CRS已经诞生了三十多年，但是在我国它还是一个新鲜事物，儿童安全问题还未得到真正重视，儿童约束系统的保护作用还未得到正确的认识。从制造能力上讲，国内已经有厂家具有儿童约束系统的生产能力，但是其技术和试验都是由国外技术支持，产品全部外销。国内也有一些企业看到了儿童约束系统在中国市场的潜力，也正在进行这方面的开发，但由于国内缺少相应的技术法规以及试验等方面的技术支持，使这方面的发展受到了一定的制约。从技术上讲,我国还没有正式的标准法规，没有一套完整的试验系统。不过目前，我国的儿童约束系技术标准已经定稿，预计明年开始施行。江苏大学硕士生苗强也对婴儿用后向式儿童装置进行了建模与仿真分析，并对其影响参数提出了改进。此外，清华大学的罗萌，湖南大学的杨杏梅，也对分别对前、后向儿童座椅和增高垫用计算机进行了仿真分析，并对影响其性能，及误用形式进行了仿真。儿童安全座椅的性能和质量，直接关系到其对儿童的保护作用，因此很多国家和地区都有相应的标准。美国的FMVSS、欧洲ECE-R44/03标准，以及日本保安基准都对儿童安全座椅（约束系统）提出了明确的法规和需要达到的指标。首先他们都对座椅的动态性能有着严格的技术要求，对于试验中座椅的移动量也规定得十分明晰。当然在其他方面各自又有着自己的特点。例如，在日本保安基准中，对于座椅的靠背高度手感和带扣的尺寸都要检查。而在美国的相关法规中，则对织物的耐磨强度、耐光强度，以及耐微生物强度提出了具体要求。并与欧洲一样，进行盐雾试验，以考验其抗腐蚀的能力。第二章国内外CRS研究的发展趋势目前，国外CRS研究的主要趋势是：1.现代设计理论在儿童乘员约束系统中的应用。目前，以虚拟产品开发技术为主要特点的现代设计理论已逐步深入汽车设计和生产中，显现出其在降低生产成本和提高设计效率方面的卓越贡献。如美国的MatthewP.Reed和SheilaM.Ebert等人研究的可以在试验中代替真实的婴儿约束、可转后向式约束、复合式约束、增高垫进行试验的代用约束。简化了试验过程中更换约束类型的步骤，并大大节约了试验成本。2.计算机仿真技术的应用分析。随着有限元理论的日益成熟，汽车碰撞过程计算机仿真已成为汽车碰撞安全性分析与改进的重要方法。将计算机仿真技术运用于儿童乘员约束系统的分析研究已成为必然。计算机仿真方法与传统试验方法的有机结合，将给儿童乘员约束系统的研究开辟更广阔的空间。如江苏大学硕士生苗强用动力学软件MADYMO对婴儿用后向式约束进行的建模与仿真分析。使用多刚体系统动力学软MADYMO对某类型CRS进行了仿真分析，并通过台车试验验证了所建模型的正确性，同时，利用该仿真模型确定了影响CRS安全性能的主要参数，为该类型CRS结构及性能参数的改进提供了参考，同时也为新型CRS的研制提供了理论依据。3.系统型研究策略的应用开发。作为车用被动安全防护装置，儿童乘员约束系统研究需要与汽车生产更为紧密的联合开发，最大程度地发挥儿童乘员约束系统的安全保护作用。这个系统型的联合体现在包括概念提出、初步设计、试验验证、结构改进和产品生产的整个开发过程。目前尚未发现有人进行这方面研究。此外，CRS研究的重点是更全面地了解车内儿童安全知识；研制更先进、更复合人体工程学的儿童假人；制定儿童约束装置侧面碰撞法规。我国应该尽快通过实施制定好的法规强制普及CRS的应用；在CRS的研究过程中充分应用CAE；研制符合我国儿童体型特征的试验假人，并制定相应的伤害评价指标。目前，国外研究人员在CRS的安全性能研究过程中所使用的方法有两种：试验研究和计算机仿真分析。它们也是汽车被动安全，尤其是乘员约束系统的主要研究方法。试验研究通常有台架冲击试验、台车碰撞模拟试验和实车碰撞试验。台架冲击试验主要用来模拟人体的不同部位与车辆有关部件之间的碰撞，以评价车辆部件本身的安全性能。实车碰撞试验是综合评价车辆碰撞安全性能最基本的方法，主要用来对已开发出的成品车型进行按法规要求的试验，以鉴定其是否达到法规要求。但其开发成本高，开发周期长，因此完全进行实车试验是不现实的。台车碰撞模拟试验主要用来对车内乘员约束系统进行性能评价，其原理是利用可调的机构(如缓冲器、程序器、活塞针阎等)使台车获得可重复的、接近于实车碰撞的减速度波形。与实车碰撞试验不同，台车碰撞模拟试验不仅要控制碰撞速度，也要控制减速度波形，而实车碰撞试验只控制碰撞速度。不论是台车碰撞模拟试验还是实车碰撞试验，都要涉及到试验数据的采集与处理。通常采用的数据采集系统为电测量和光测量相结合的系统。试验中要用到大量的传感器和数台高速摄像机。这些数据采集系统以及试验中采用的假人在试验前都进行严格的标定，因此其试验准备工作是十分费时的；另外，碰撞试验都是破坏性试验，因此，试验所需费用是十分昂贵的；并且，由于试验中有一些随机因素的影响，使试验结果往往不够稳定，可重复性差。随着计算机技术在计算速度、内存容量以及图形功能等方面的发展、以及有限元和多体系统动力学建模方法的发展，使得采用计算机仿真方法来进行汽车被动安全性研究成为可能。有限元方法出现于二十世纪五、六十年代，但是由于当时的理论尚处于初级阶段，再加上当时的计算机软硬件也均处于相对较底的水平，有限元法并没有在工程上得到普及。直到60年代末70年代初出现了大型的通用有限元程序，它们以功能强大、使用方便、计算结果可靠、计算效率高而逐渐形成规模，并逐步商业化，成为结构工程强有力的辅助分析工具。目前，有限元方法已经在现代结构力学、热力学、流体力学和电磁学等诸多领域得到了十分广泛的应用。汽车碰撞模拟在有限元方法应用领域里具有非常重要的位置，近些年来发展非常迅速。目前，在世界范围内广泛应用的此类大型软件有多刚体动力学软件MADYMO，有限元软件有LS-DYNA3D、PAM-CRASH和MSC/DYTRAN等。本课题用的软件就是多刚体系统动力学软件MADYMO。计算机技术和现代计算力学的深入发展为汽车碰撞模拟软件的发展及应用提供了良好的基础。虚拟试验的主要优点是：在汽车产品的设计阶段就可以对其进行模拟分析，并且可以很方便的进行当前实车试验手段无法实现的碰撞形式的分析研究，全面的发现并解决问题，从而缩短开发周期，降低研制费用；另外，汽车的零部件繁多、结构复杂，即使是采用非常先进的三维高速摄像手段，也很难得到汽车内部关键部件的应力变形情况，而数值模拟则可以得到虚拟模型中任意零部件的应力变形情况，为设计开发人员提供丰富而重要的参考数据，以改善设计，为人们提供更安全的汽车，占据更有利的市场位置。实践证明，采用计算机模拟作为一种分析手段用于汽车产品设计和安全性分析，能够部分代替汽车碰撞试验，从而提高效率、降低成本、缩短开发周期，已被公认为高效而经济的方法。汽车碰撞模拟已经不再只是应用于科研，并且在安全性车身开发、碰撞受害者保护、人体生物力学、碰撞试验用标准假人开发等领域中发挥了重大作用，计算机碰撞模拟技术在汽车安全性设计中的应用所产生的经济效益十分显著。国民经济和社会意义：中国平均每天至少有19名15岁以下的儿童因道路交通意外死亡，77人受伤，儿童因交通事故导致的死亡率是欧洲的2.5倍，美国的2.6倍。自20世纪60年代以来，儿童安全保护一直是汽车安全设计要考虑的重要方面。近几年，有关儿童乘员保护方面的研究在欧美日等国家和地区得到了极大的关注，并出台了相应的标准、法规，使儿童乘员在车辆碰撞事故发生中得到了有效的保护。在我国，随着乘用车进入家庭，儿童乘员数量也在不断增加。汽车装备的常规座椅、安全带约束系统和安全气囊是针对成人设计的，在汽车碰撞事故中儿童乘员面临的伤亡风险远远高于成人。因此，儿童乘员的防护成为汽车安全设计必须加以关注的重要问题。研究儿童乘员在汽车碰撞事故中的运动学和动力学响应，为改进汽车的安全性以及儿童乘员座椅-约束系统的安全性设计奠定基础,从而为减少汽车交通事故中的人员伤亡、社会经济损失做出贡献。科学意义和应用前景：在对国外相关文献进行研究之后发现，在有关儿童乘员保护方面的研究中，汽车安全研究者对于婴幼儿乘车安全的关注要多于对于学童乘车安全的关注。NASS（theNationalAccidentSamplingSystem）事故数据库显示，学童乘员（5-12岁）在事故儿童乘员总数中占有的比例较小，但他们却在受伤儿童乘员中占有的比例较大。因此，汽车安全研究者也应该给学童乘员和幼儿乘员同样的关注。本论文采用计算机仿真的方法，研究了增高型汽车儿童座椅外形设计参数对3岁儿童乘员保护效果的影响。本论文的研究工作为进一步研究学龄儿童乘车安全保护奠定了基础，可望对我国全面开展儿童乘车安全保护研究起到积极的推动作用。第三章儿童安全座椅Euro-NCAP法规和欧洲ECER44/04法规主要内容3.1儿童安全座椅Euro-NCAP法规的评价方法人体模型在正面撞击和侧面撞击后的脑部反应数据是对儿童用户安全进行评估的起点。了达到这个目的，我们把两个进行撞击实验的人体模型放进汽车厂商提供的儿童座椅中，它们分别代表一个一岁半大小孩和一个三岁大小孩。受模型模拟人体其他部位仿真度的限制，这一动态评价过程只关注头部和胸部。在车尾撞击测试中，我们还会另外在评级与座椅和汽车的作用方式方面对儿童专用安全座椅（CRS）进行评价。类似的，我们会在分类、气囊致残、儿童座椅安全固定装置（ISOFIX）使用性能方面对汽车进行评价。我们会综合这三方面的分数来计算儿童用户保护的分数。件：有后排座椅，座位位置适合测试。评价过程1，关于在前面的动态测试和侧面碰撞的动态评价如果在整个撞击和回弹的过程中，儿童模型从CRS中弹出或者部分地弹出，那么该CRS的动态测试和配伍性两项分数将为零。不然的话，将会按以下方法给出分数。如果CRS在整个撞击过程中完全固定，将按以下方式给出分数。正面撞击动态测试的总分正面撞击动态测试的总分按以下方式计：取以下三个值中的最低值头部和CRS的冲击头部暴露头部偏移＋颈部压力的分数＋胸部的分数正面撞击满分可得12分侧面撞击取以下三个值中的最低值头部和CRS的冲击头部暴露头部偏移＋颈部压力的分数＋胸部的分数侧面撞击动态评价最多可得到12分2，关于CRS的标注的评价如果汽车上后面两个座位的CRS上的标签完全符合以下“CRS标注要求”和相关的“额外的CRS标注要求”，那么该CRS装置会得到4*2分。否则的话，将会得到0分。如果CRS，或者是CRS的某个部分，被批准用于不同的配置，那么欧洲NCAP将评价每一种配置的标注。如果所有受批准的配置都符合要求，那么CRS会得到这项分数。3，关于儿童专用安全座椅的汽车的应用接口的评价对于后方座位外侧位置，指数是评估所有组合儿童专用安全座椅和车辆的调整，除非他们明确排除在外，这是以在座位上，或在车辆上的永久标记。这些标记必须清楚可见儿童专用安全座椅，用户安装。目前，这种评估不评估空间要求。凡有不兼容问题，对儿童专用安全座椅被授予两点。否则，评价得0分。此项评价最多可得到2*2分。4，关于使用CRS的前排座位上的评价

安全气囊及警告标志如果汽车前排座位装有保护乘客的安全气囊和有一个正面的保护安全气囊警告标志的存在，且充分符合要求，那么将得到给关于儿童保护的两分。如果对这个模型的变体没有合适的安全气囊，由EuroNCAP测试，但它可以作为一选项，可以和装有安全气囊的汽车一起评估，如果没有合适的安全气囊，那么也将得到给关于儿童保护的两分，不论警告标签的存在。如果汽车配备了存在自动检测系统，这种安全气囊将省却CRS任何向后的风险，将获得3分给儿童保护评分。

如果没有前座乘客的正面装有安全气囊的保护，以在任何变种模型范围，二分是颁发给儿童保护评分。如果是安全气囊可选的，评估将基于汽车安全气囊的可选安装。如果前排座位乘客的正面装有安全气囊的保护及以下均符合要求后，2分是颁发给儿童保护评分。如果所有的向前或向后面对乘客座位配备三点式安全带，1分是颁发给儿童保护评分。此项评价最多将获得8分。5，关于ISOFIX的评价如果两方的乘客座位符合全部所达到的要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于三个或多个通用ISOFIX位置，如果车辆在符合全部所达到要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于最大分配的ISOFIX，如果车辆在符合全部所到达条件，一分是基于此的儿童保护评分。此项评价最多可获得三分。6，关于综合的CRS的评价凡车辆提供了两个或更多的综合CRS中，作为标准设备，1分给予奖励，以作为保护儿童的分数。车辆无后座，一分的情况下将获得一个或更多的乘客座位提供综合的CRS。一个或多个组的I-III综合的CRS，如果车辆是提供一个或多个“组三”综合的CRS，作为标准，1分给予奖励，以保护儿童的分数。此项评价最多可达2分。至此有后排座椅，座位适合测试位置条件下的评价结束，它可达到百分之百的得分，最多为49。b条件：后排空间有限，但可配有更小的儿童安全座椅的评价过程：同上。c条件：后排空间有限，没有更小的儿童安全座椅，EuroNCAP确定的合适评价过程：1，关于在前面的动态测试和侧面碰撞的动态评价如果在整个撞击和回弹的过程中，儿童模型从CRS中弹出或者部分地弹出，那么该CRS的动态测试和配伍性两项分数将为零。不然的话，将会按以下方法给出分数。如果CRS在整个撞击过程中完全固定，将按以下方式给出分数。正面撞击动态测试的总分正面撞击动态测试的总分按以下方式计：取以下三个值中的最低值头部和CRS的冲击头部暴露头部偏移＋颈部压力的分数＋胸部的分数正面撞击满分可得12分侧面撞击取以下三个值中的最低值头部和CRS的冲击头部暴露头部偏移＋颈部压力的分数＋胸部的分数侧面撞击动态评价最多可得到12分2，关于CRS的标注的评价该评价默认为0分。3，关于儿童专用安全座椅的汽车的应用接口的评价该评价默认为0分。4，关于使用CRS的前排座位上的评价

安全气囊及警告标志如果汽车前排座位装有保护乘客的安全气囊和有一个正面的保护安全气囊警告标志的存在，且充分符合要求，那么将得到给关于儿童保护的两分。如果对这个模型的变体没有合适的安全气囊，由EuroNCAP测试，但它可以作为一选项，可以和装有安全气囊的汽车一起评估，如果没有合适的安全气囊，那么也将得到给关于儿童保护的两分，不论警告标签的存在。如果汽车配备了存在自动检测系统，这种安全气囊将省却CRS任何向后的风险，将获得3分给儿童保护评分。

如果没有前座乘客的正面装有安全气囊的保护，以在任何变种模型范围，二分是颁发给儿童保护评分。如果是安全气囊可选的，评估将基于汽车安全气囊的可选安装。如果前排座位乘客的正面装有安全气囊的保护及以下均符合要求后，2分是颁发给儿童保护评分。如果所有的向前或向后面对乘客座位配备三点式安全带，1分是颁发给儿童保护评分。此项评价最多将获得8分。5，关于ISOFIX的评价如果两方的乘客座位符合全部所达到的要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于三个或多个通用ISOFIX位置，如果车辆在符合全部所达到要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于最大分配的ISOFIX，如果车辆在符合全部所到达条件，一分是基于此的儿童保护评分。此项评价最多可获得三分。6，关于综合的CRS的评价凡车辆提供了两个或更多的综合CRS中，作为标准设备，1分给予奖励，以作为保护儿童的分数。车辆无后座，一分的情况下将获得一个或更多的乘客座位提供综合的CRS。一个或多个组的I-III综合的CRS，如果车辆是提供一个或多个“组三”综合的CRS，作为标准，1分给予奖励，以保护儿童的分数。此项评价最多可达2分。至此该条件下的评价结束，它最多可得到49分，可达到百分之76得分。条件d，后排空间有限，没有更小的儿童安全座椅，EuroNCAP确定的不合适，有VM提供额外的数据评价同a条件下的。e,后排空间有限，没有更小的儿童安全座椅，EuroNCAP确定的不合适，没有有额外的数据评价过程：1，关于在前面的动态测试和侧面碰撞的动态评价该评价默认为0分。2，关于CRS的标注的评价该评价默认为0分。3，关于儿童专用安全座椅的汽车的应用接口的评价该评价默认为0分。4，关于使用CRS的前排座位上的评价

安全气囊及警告标志如果汽车前排座位装有保护乘客的安全气囊和有一个正面的保护安全气囊警告标志的存在，且充分符合要求，那么将得到给关于儿童保护的两分。如果对这个模型的变体没有合适的安全气囊，由EuroNCAP测试，但它可以作为一选项，可以和装有安全气囊的汽车一起评估，如果没有合适的安全气囊，那么也将得到给关于儿童保护的两分，不论警告标签的存在。如果汽车配备了存在自动检测系统，这种安全气囊将省却CRS任何向后的风险，将获得3分给儿童保护评分。

如果没有前座乘客的正面装有安全气囊的保护，以在任何变种模型范围，二分是颁发给儿童保护评分。如果是安全气囊可选的，评估将基于汽车安全气囊的可选安装。如果前排座位乘客的正面装有安全气囊的保护及以下均符合要求后，2分是颁发给儿童保护评分。如果所有的向前或向后面对乘客座位配备三点式安全带，1分是颁发给儿童保护评分。此项评价最多将获得8分。5，关于ISOFIX的评价如果两方的乘客座位符合全部所达到的要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于三个或多个通用ISOFIX位置，如果车辆在符合全部所达到要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于最大分配的ISOFIX，如果车辆在符合全部所到达条件，一分是基于此的儿童保护评分。此项评价最多可获得三分。6，关于综合的CRS的评价凡车辆提供了两个或更多的综合CRS中，作为标准设备，1分给予奖励，以作为保护儿童的分数。车辆无后座，一分的情况下将获得一个或更多的乘客座位提供综合的CRS。一个或多个组的I-III综合的CRS，如果车辆是提供一个或多个“组三”综合的CRS，作为标准，1分给予奖励，以保护儿童的分数。此项评价最多可达2分。至此该条件下的评价结束，最多的可得到为49分，可得到百分之27得分。f,无后排空间的。评价过程：1，关于在前面的动态测试和侧面碰撞的动态评价该评价默认为0分。2，关于CRS的标注的评价如果汽车上后面两个座位的CRS上的标签完全符合以下“CRS标注要求”和相关的“额外的CRS标注要求”，那么该CRS装置会得到4*2分。否则的话，将会得到0分。如果CRS，或者是CRS的某个部分，被批准用于不同的配置，那么欧洲NCAP将评价每一种配置的标注。如果所有受批准的配置都符合要求，那么CRS会得到这项分数。3，关于儿童专用安全座椅的汽车的应用接口的评价对于后方座位外侧位置，指数是评估所有组合儿童专用安全座椅和车辆的调整，除非他们明确排除在外，这是以在座位上，或在车辆上的永久标记。这些标记必须清楚可见儿童专用安全座椅，用户安装。目前，这种评估不评估空间要求。凡有不兼容问题，对儿童专用安全座椅被授予两点。否则，评价得0分。此项评价最多可得到2*2分。4，关于使用CRS的前排座位上的评价

安全气囊及警告标志如果汽车前排座位装有保护乘客的安全气囊和有一个正面的保护安全气囊警告标志的存在，且充分符合要求，那么将得到给关于儿童保护的两分。如果对这个模型的变体没有合适的安全气囊，由EuroNCAP测试，但它可以作为一选项，可以和装有安全气囊的汽车一起评估，如果没有合适的安全气囊，那么也将得到给关于儿童保护的两分，不论警告标签的存在。如果汽车配备了存在自动检测系统，这种安全气囊将省却CRS任何向后的风险，将获得3分给儿童保护评分。

如果没有前座乘客的正面装有安全气囊的保护，以在任何变种模型范围，二分是颁发给儿童保护评分。如果是安全气囊可选的，评估将基于汽车安全气囊的可选安装。如果前排座位乘客的正面装有安全气囊的保护及以下均符合要求后，2分是颁发给儿童保护评分。如果所有的向前或向后面对乘客座位配备三点式安全带，1分是颁发给儿童保护评分。此项评价最多将获得8分。5，关于ISOFIX的评价如果两方的乘客座位符合全部所达到的要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于三个或多个通用ISOFIX位置，如果车辆在符合全部所达到要求，一分是基于此的儿童保护评分。关于最大分配的ISOFIX，如果车辆在符合全部所到达条件，一分是基于此的儿童保护评分。此项评价最多可获得三分。6，关于综合的CRS的评价凡车辆提供了两个或更多的综合CRS中，作为标准设备，1分给予奖励，以作为保护儿童的分数。车辆无后座，一分的情况下将获得一个或更多的乘客座位提供综合的CRS。一个或多个组的I-III综合的CRS，如果车辆是提供一个或多个“组三”综合的CRS，作为标准，1分给予奖励，以保护儿童的分数。此项评价最多可达2分。此评价在该条件下的结束，该条件下最多可得23分，可得到百分之100的得分。儿童安全座椅Euro-NCAP法规的评价方法至此结束。B,欧洲ECER44/04法规美国联邦机动车安全标准第一组修正标准ECER44/01开始于1982年11月17日，第二组修正标准ECER44/02开始于1986年4月4日，第三组修正标准ECER44/03开始于1995年9月12日，最近一次修正标准ECER44/04开始于2005年6月23日。该标准适用于能够安装在三轮或更多轮的机动车上的儿童约束系统，不能用于可折叠座椅和侧向座椅。ECER44/04对儿童约束系统的要求如下:1.对约束系统总成的要求（1）抗腐蚀性。整个儿童约束总成或其易受腐蚀的零部件，都必须进行抗腐蚀试验。试验之后，经过检测人员的肉眼检查，儿童约束装置上不能有任何可能削弱其固有功能的损坏，以及明显的腐蚀现象。（2）吸能性。带靠背的儿童装置的内表面，包括材料，按照标准规定的试验方法进行试验时，最大加速度不能超过60g。（3）翻转试验。儿童约束系统进行翻转试验；试验假人不能从装置中掉出来，并且当试验座椅处于翻转的位置时，假人头部相对试验座椅来说，从原始位置发生的垂直位移不能超过300mm。（4）动态试验。在动态试验期间，任何有助于保持儿童在乘坐位置上的约束系统的部件都不能断裂，带扣、锁止系统或位移系统都不能发生脱扣现象。儿童假人的胸部加速度，腹部穿透量，以及其移动量都不能超过规定的限值。（5）抗温度特性。带扣组件、卷收器、调节装置和锁止装置进行温度试验之后，经检测人员肉眼检查，不得有明显的可能削弱儿童约束系统原有特性的任何迹象。2.适用于约束系统零部件的规定（1）带扣。带扣的设计要排除任何错误操作的可能性。释放带扣的面应涂成红色，带扣的其它部分都不得是这个颜色。（2）调节装置。调节装置的调整范围应足够大，并且能够很好地安装在所有指定的车型上。所有的调节装置都应是“快速调节”类型。此外，调节装置的调节力、织带微滑移量、耐久性等也都有规定。（3）卷收器。分为自动锁止卷收器和紧急锁止卷收器。对两种卷收器的卷收力、锁止性、抗腐蚀性、抗粉尘等性能都提出了相应规定。（4）织带。对织带的宽度、标准状态下及特殊条件下的强度都提出了具体要求。（5）织带锁止装置。必须永远附在儿童约束装置上，且不能对成人安全带的耐久性造成损害。织带的滑移量不能超过25mm。（6）ISOFIX附加装置。对其耐久性提出了规定。第四章儿童安全座椅仿真模型的建立根据ECER44/04的描述，建立的仿真模型包括：试验座椅模型、成人安全带模型、儿童安全座椅模型、儿童假人模型等。本章主要介绍仿真模型的建立过程，并对所建立的模型进行描述和说明。在建模之前，测量了儿童安全座椅的尺寸，并根据DEKPA公司提供的数据建立台车座椅及其安全带的模型，然后在MADYMO软件中，导入儿童假人模型，并将上述三个模型进行合理放置与定位。最后，设置台车的碰撞加速度，并设置其它相关计算与输出参数。4.1试验座椅模型的建立本文根据标准所规定的外形尺寸建立试验座椅的仿真模型。模型采用多体模型，它由2个平面组成，分别代表座椅的座垫、靠背的内表面，这两个平面被定义为一个刚性整体，如图3.1示。图4.1MADYMO中建立的台车座椅模型4.2成人安全带模型的建立台车试验时，儿童安全座椅使用的是成人安全带，其中包括肩部织带、腰部织带和卷收器三部分。在建模过程中，成人安全带的定位需要定义D环固定点、卷收器固定点、带扣固定点、地板固定点，以及在增高垫座椅上的穿绕点。图4.2成人安全带的穿绕示意图在建模过程中，成人安全带采用多体安全带（传统的弹簧阻尼安全带）模型。在MADYMO中多体安全带系统是由多段的直线状安全带通过连接点连接而成，安全带的末端为连接点，连接点是体上或者参考空间内的固定点。成人安全带织带的刚度特性如3.22所示。图4.22成人安全带织带刚度特性曲线4.3儿童安全座椅模型的建立儿童安全座椅的模型采用有限元模型。其几何尺寸和外形由实物测量而定，几何特性则通过零部件的机械特性试验测量得到。实物如下图所示：图4.31儿童安全座椅实物儿童安全座椅的的有限元模型图4.32儿童安全座椅的的有限元模型4.4儿童假人模型的建立本课题使用MADYMO6.2.2假人数据库中的3岁儿童假人模型，型号为d_tnop03el输入文件d_tnop03el_usr.xml和d_tnop06el_inc.xml便可得到P3童假人的数学模型。P3假人是由TNO即荷兰国家应用科学研究院(NetherlandsOrganisationforAppliedScienceResearch)开发的P系列儿童假人中的3岁儿童假人。P3儿童假人的体形和质量是基于50百分位3岁儿童的人体测量学得到的.儿童假人主要用于汽车前碰撞中儿童约束装置的评价。图3.5于参考位置的P3模型，它由15个椭球体组成，分别是头部、面部、颈部、胸部、腰部、上臂、前臂、手掌、大腿、膝盖、小腿、脚部等。大多数椭球体的惯性特性是通过测量相应的物理P3假人得到的，一些不太重要的惯性参数是对P3/4（9个月）假人相应的参数进行比例缩放得到的。各个椭球体之间通过运动铰连接，铰的约束及阻力系数采用模型中的默认值。图3.4 p3儿童假人模型4.5人及儿童安全座椅的初始定位儿童初始位置对仿真的结果有着重要的影响。关于假人在儿童座椅上，及儿童座椅在台车座椅上的初始定位有两种方法：1.凭视觉直观调整。此种方法的优点是直观简单，速度比较快；但缺点是整个台车座椅碰撞模型的初始状态可能不满足力学平衡条件，会影响计算结果的精度。2.预模拟(pre-simulation)。在重力的作用下，假人的身体贴合座椅表面，儿童座椅贴合台车座椅表面，满足静力学平衡。此种方法的优点是假人在儿童座椅上，儿童座椅在台车座椅上的初始状态准确；它的缺点是过程比较复杂，操作比较费时。下面以儿童假人在儿童安全座椅上的定位来说明此种方法的基本步骤：凭视觉直观地将儿童安全座椅放置于台车座椅上，将假人调整到儿童安全座椅上方，保证儿童安全座椅尽可能靠近台车座椅表面，假人尽可能靠近儿童安全座椅表面，同时避免初始穿透，如图4.5a所示；a.预模拟前假人及儿童座椅的初始位置图4.5b预模拟后假人及儿童座椅的位置（2）将假人的四肢调整到碰撞试验前手臂及下肢的测量位置，并将这些铰的初始状态锁定；将脊柱上的铰的初始位置调整到通常的坐姿位置；首先将儿童安全座椅用support锁定，对假人施加重力场，进行预模拟。在重力场的作用下，假人贴合增高座垫表面，达到静力平衡状态。然后解除儿童安全座椅的锁定，对其施加重力场，进行预模拟。在重力场的作用下，增高座垫贴合汽车座椅表面，达到静力平衡状态；（5）将输出的*.jps文件（铰的位置文件）中的最后时刻的铰的位置数值复制到原模型文件中的铰的初始位置中，将四肢的铰的初始状态解锁，设置为自由。假人及儿童安全座椅的定位工作完成，如图4.6b所示。4.6整体仿真模型经过精确定位后的整体仿真模型，如图4.6所示。图4.6儿童安全座椅整体仿真模型4.7接触定义本模型中的接触主要有三大类：平面与平面之间的接触，平面与椭球之间的接触，椭球与椭球之间的接触。（1）平面与平面之间的接触：儿童安全座椅底座和台车座椅座垫之间的接触、儿童安全座椅靠背与台车座椅靠背之间的接触；（2）椭球与平面之间的接触：儿童假人和儿童安全座椅内侧表面之间的接触、假人小腿和台车座椅座垫之间的接触；（3）椭球与椭球之间的接触：组成假人的各个刚体之间的接触。主从面及接触算法的选择：主从面的选择原则是：（1）互相接触的两个面中刚度大者为从面，刚度小者为主面；（2）如果是有限元模性之间的接触，单元小者为从面，大者为主面；（3）曲率大者选为从面，曲率小者为主面。接触算法最常用的有三种：MASTER（当主面刚度较小时使用。此时，从面被认为是刚性的，接触迟滞定义在主面上），SLAVE（当从面刚度较小时使用。此时，主面被认为是刚性的，接触迟滞定义在从面上），COMBINED（当主面与从面具有同等变形特性时使用。使用该项时，主面和从面都可变形，且接触迟滞定义在两个面上）。按照此原则：a.平面与平面之间的接触：台车座椅表面选为主接触面，儿童安全座椅选为从接触面，接触算法为MASTER，摩擦系数为0.2；b.平面与椭球之间的接触：儿童假人与儿童安全座椅的接触，选择儿童假人为主接触面，儿童安全座椅为从接触面，接触算法为SLAVE，摩擦系数为0.3；假人与台车座椅座垫的接触，选择台车为主接触面，假人为从接触面，接触算法为MASTER，摩擦系数为0.3；c.椭球与椭球之间的接触：假人头部与胸部的接触，选择假人胸部为主接触面，头部为从接触面，接触算法为COMBINED，摩擦系数为0。4.8加速度场考虑到本论文主要研究的是儿童安全约束系统对儿童乘员的保护作用效果，所以为了简化模型和节省运算时间，做了如下假设：车模型仅包括后排座椅模型，用测试台车的座椅模拟，采用多刚体模型来建立；然后将车模型视为不动体，而将汽车碰撞的减速度值求反后作用到儿童座椅和儿童乘员身上。该模型中采用的台车碰撞加速度脉冲是从试验数据中得来的。如图4.9所示，从图中可以看出，该试验加速度符合法规要求。将此脉冲分别施加到儿童座椅系统和儿童假人系统的X轴正方向。图4.8欧洲法规规定及实测的台车时间-加速度曲线重力场用加速度—时间函数来描述，也分别施加到儿童座椅系统和儿童假人系统的Z轴的负方向。建立好模型之后，在运行之前，进行如下相关设置：1.积分方法选择欧拉积分法，计算时间为1秒，计算时间步长为0.02毫秒。2.考虑到以后的模型确认和验证，该模型中定义了动画文件，最大、最小值文件，加速度时间历程文件。其中假人头部、胸部的三向加速度曲线及相对变形曲线，头部HIC、胸部3ms数值、胸部最大相对变形量以及假人左右大腿骨轴向受力的变化曲线等主要数据都可以在这些文件中找到。第五章仿真模拟结果以及验证建立好模型，设定好相关参数后，就可以进行计算机仿真模拟。仿真模拟的结果如下：1胸部合成加速度峰值:34.45g（法规规定不超过55g）；2胸部合成加速度在脊柱方向上的分量峰值：9.57g（法规规定不超过30g）；3头部水平方向最大位移：392mm（法规规定不超过700mm）4头部竖直方向最大位移：645mm（法规规定不超过800mm）5头部合成加速度：52.24g6头部伤害值HIC：490.63（法规规定不超过1000）具体的仿真模拟的计算结果见图5.1假人头部水平方向最大位移、图5.2假人头部竖直方向最大位移、图5.3假人头部加速度时间历程曲线、图5.4胸部合成加速度时间历程曲线、胸部合成加速度在X、Y、Z方向上的分量的时间历程曲线、图5.5仿真模拟的动态过程。图5.1假人头部水平方向最大位移图5.2假人头部竖直方向最大位移图5.3头部加速度时间历程曲线图5.4胸部加速度时间历程曲线0ms50ms100ms150ms200ms图5.5正面碰撞的仿真模拟动态过程第六章全文总结本文以研究儿童安全座椅的保护性能为目的，在老师提供座椅模型的基础上，使用荷兰TNO开发的碰撞伤害模拟软件MADYMO3D6.2.2版本建立了儿童安全座椅的碰撞仿真模型，对三岁儿童假人做了碰撞仿真，并对其仿真结果根据欧洲ECER44/04法规做了验证，得出结论，此座椅是符合标准的。本文具体工作内容及结论可以归纳如下几点：1．阅读大量有关文献资料后，概述CRS的研究内容和方法，重点介绍国外CRS的研究现状及发展趋势2.在阅读了儿童安全座椅Euro-NCAP法规并且将它翻译的基础上总结了Euro-NCAP法规评价方法；在参考前人的基础上总结了欧洲ECER44/04法规。3.在消化吸收多刚体系统动力学理论及MADYMO软件的基础上，以老师提供的儿童安全座椅的模型，利用MADYMO3D软件建立该类型儿童安全座椅的仿真模型；整个模型包括CRS、台车座椅及成人安全带和3岁儿童假人；通过将仿真结果与欧洲ECER44/04法规相参考，得出结论，此座椅是符合标准的。致谢本文是在张学荣老师的悉心指导下完成的。本人有幸师从张学荣老师做毕业设计。在做毕业设计期间，老师严谨、求实、创新的治学态度，忘我、奉献、踏实的工作作风，渊博的学识、丰富的经验和敏捷的思维，以及豁达开朗的人生态度都给我留下了深刻的印象。在此向张老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。参考文献[1]袁铁成.世界交通伤害报告公布，我官员置疑中国死亡人数.中国青年报.2004-10-12[2]袁飞.驾车出游怎样保护车内儿童的安全.http：//auto.P/GB/3379995.html，2005-05-11[3]张晓霞.大陆交通安全社会行动：12岁以下儿童必须坐在汽车后座./active/report/200512/266.html，2005-12-27[4]KahaneCJ.AnEvaluationofChildPassengerSafety—theEffectivenessandBenefitsofSafetySeats[J].DOTHS806890.NationalHighwayTrafficSafetyAdministration,Washington,DC,February1986：148-158[5]仝宗莉.特别策划：关注儿童乘车安全./GB/3429346.html,2005-05-31[6]方园，吴光强.儿童约束系统研究现状与展望[J].中国工程科学.2006-08-0808：81-85[7]FranceLegault,BillGardner,andAlexVincent.TheEffectofTopTetherStrapConfigurationsonChildRestraintPerformance[J].SAE,973304[8]Officeofregulatoryanalysisandevaluationplansandpolicy.ProposedAmendmenttoFMVSS213FrontalTestProcedure[C].February2002目录TOC\o"1-2"\h\u253321总论 1311911.1项目概况 1317891.2建设单位概况 3162241.3项目提出的理由与过程 3311231.4可行性研究报告编制依据 4225921.5可行性研究报告编制原则 426521.6可行性研究范围 5265791.7结论与建议 665262项目建设背景和必要性 9302042.1项目区基本状况 9237942.2项目背景 11327472.3项目建设的必要性 11265903市场分析 14297233.1物流园区的发展概况 1479553.2市场供求现状 1669963.3目标市场定位 17108883.4市场竞争力分析

17160544项目选址和建设条件 1950564.1选址原则 1969314.2项目选址 19544.3场址所在位置现状 19297334.4建设条件 20123545主要功能和建设规模 22282555.1主要功能 22281835.2建设规模及内容 26195696工程建设方案 27137726.1设计依据 27219396.2物流空间布局的要求 27262516.3空间布局原则 2853886.4总体布局 2936766.5工程建设方案 30235856.6给水工程 33115596.7排水工程 3553126.8电力工程 38288986.9供热工程 46314656.10电讯工程 47153607工艺技术和设备方案 51276227.1物流技术方案 5142607.2制冷工艺技术方案 6769868节能方案分析 73HYPERL