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第1章 绪论 1

1.1 交通事故 1

1.1.1 交通事故的概念 1

1.1.2 交通事故的分类 1

1.1.3 交通事故的特点 4

1.2 汽车儿童交通事故 5

1.2.1 儿童交通事故伤亡 5

1.2.2 儿童交通事故种类 6

1.2.3 儿童乘车现状调研 7

1.2.4 儿童乘车常见误区 9

1.3 儿童乘车安全措施 12

1.3.1 儿童安全法规体系 12

1.3.2 儿童乘员约束系统 13

1.3.3 儿童乘车安全教育 14

第2章 儿童乘员人机工程与损伤机理 16

2.1 儿童人机工程学 16

2.1.1 儿童人机工程学定义 16

2.1.2 儿童年龄段的划分 18

2.2 儿童人体因素 18

2.2.1 人体测量基础 19

2.2.2 儿童人体尺寸 20

2.2.3 儿童运动特点 22

2.2.4 儿童感官特点 24

2.3 儿童发育特征 27

2.3.1 儿童人体生长发育 28

2.3.2 生长发育评价指标 29

2.3.3 儿童心理发展特点 30

2.4 碰撞生物力学及儿童损伤特点 33

2.4.1 生物力学概述 33

2.4.2 基本力学定义 35

2.4.3 损伤标准与等级 38

2.4.4 头颈部损伤机理 41

2.4.5 胸腹部损伤机理 50

2.4.6 四肢损伤机理 56

2.5 儿童头部颅骨破裂限值研究 60

2.5.1 儿童头部损伤限值研究概况 61

2.5.2 基于CT的儿童头部三维重建 63

2.5.3 儿童头部有限元模型的建立 66

2.5.4 儿童头部材料属性的优化 69

2.5.5 材料属性标定及模型验证 74

2.5.6 Weber儿童尸体试验再现 78

2.5.7 儿童颅骨破裂安全限值 87

第3章 儿童约束系统法规与试验方法 95

3.1 儿童约束系统概述 95

3.1.1 儿童约束系统的定义 95

3.1.2 儿童约束系统的分类 96

3.1.3 儿童约束系统的固定 99

3.2 儿童约束系统法规 101

3.2.1 国际法规体系简介 101

3.2.2 动态试验工况 104

3.2.3 质量分组及假人 105

3.2.4 儿童伤害指标 106

3.2.5 整体特性及其他 107

3.3 模拟碰撞试验系统 108

3.3.1 碰撞波形要求 108

3.3.2 滑车试验系统 109

3.3.3 CRS试验座椅 113

3.3.4 固定装置和附件 116

3.3.5 试验用儿童假人 119

3.3.6 儿童假人的标定 122

3.4 儿童安全座椅动态试验方法 124

3.4.1 一般试验要求 124

3.4.2 主要测试项目 126

3.4.3 座椅和假人安装方法 127

3.4.4 带扣开启力测试 129

3.5 欧洲新法规ECE R129及相关研究 130

3.5.1 ECE R129法规介绍 131

3.5.2 国际儿童座椅主要侧撞试验系统 136

3.5.3 中国儿童座椅侧撞研究进展 139

第4章 儿童约束系统评价体系 146

4.1 国际儿童约束系统评价体系 146

4.1.1 美国评价规程 147

4.1.2 英国评价规程 148

4.1.3 欧洲评价规程 149

4.1.4 其他评价规程 150

4.2 中国儿童约束系统的评价研究 153

4.2.1 儿童约束系统使用情况调研 154

4.2.2 儿童约束系统易用性测试评价 158

4.2.3 儿童约束系统误使用试验评价 175

4.3 中国儿童约束系统评价体系 184

4.3.1 评价指标体系建立 187

4.3.2 评价方法验证 188

4.3.3 星级评价方法 190

4.3.4 中国儿童约束系统评价规程 191

第5章 儿童安全座椅产品设计 194

5.1 儿童安全座椅开发概述 194

5.1.1 产品设计原则 194

5.1.2 产品开发流程 195

5.1.3 产品设计目标 197

5.2 儿童安全座椅设计要求 201

5.2.1 结构性能要求 201

5.2.2 人机工程参数 203

5.2.3 基本结构形式 204

5.2.4 连接接口形式 205

5.2.5 附属部件组成 207

5.2.6 产品标识要求 210

5.2.7 包装与说明书 212

5.3 儿童安全座椅CAD建模技术 214

5.3.1 建模技术简介 215

5.3.2 概念设计造型 216

5.3.3 底座结构建模 218

5.3.4 椅背结构建模 219

5.3.5 头枕调节机构建模 220

5.3.6 儿童安全座椅整体装配 221

5.4 产品评审与确认 223

5.4.1 新产品开发设计评审 223

5.4.2 CAE仿真与设计验证 223

5.4.3 产品设计开模前确认 224

5.4.4 产品文档输出和开模 224

5.4.5 产品成型和送检测试 225

5.5 材料、工艺和图案 227

5.5.1 主体结构材料 227

5.5.2 塑料成型工艺 228

5.5.3 面料的选择 229

5.5.4 花型的选择 230

第6章 儿童约束系统CAE仿真与优化 232

6.1 儿童约束系统仿真概述 232

6.1.1 仿真软件简介 232

6.1.2 儿童假人模型 234

6.1.3 CRS仿真流程 235

6.2 基于MADYMO的儿童约束系统仿真 236

6.2.1 儿童安全座椅和假人模型 236

6.2.2 成人三点式安全带的连接 238

6.2.3 儿童五点式安全带的连接 239

6.2.4 台车碰撞试验波形的输入 239

6.2.5 模拟计算与试验对标 240

6.2.6 儿童假人伤害指标对比 241

6.3 基于LS-DYNA的儿童约束系统仿真 243

6.3.1 儿童安全座椅有限元模型 243

6.3.2 台车试验座椅和假人模型 244

6.3.3 安全带约束和速度边界条件 245

6.3.4 材料参数和单元属性设置 246

6.3.5 基于LS-DYNA的仿真结果 248

6.4 CRS结构参数敏感性分析 251

6.4.1 儿童约束系统设计参数 251

6.4.2 座椅连接处厚度的影响 252

6.4.3 儿童安全座椅椅身参数的影响 254

6.4.4 成人和儿童安全带的影响 255

6.4.5 坐垫摩擦系数的影响 256

6.5 儿童约束系统优化设计方法 257

6.5.1 基于正交试验设计的系统优化 258

6.5.2 基于NSGA-Ⅱ算法的优化方法 261

6.5.3 基于SIMPLEX的单目标优化 263

6.5.4 儿童座椅结构改进 265

6.5.5 相应仿真与试验验证 269

第7章 专用校车碰撞法规及约束系统设计 273

7.1 校车发展概况 273

7.1.1 中国校车的安全问题 273

7.1.2 中国的校车应用现状 274

7.1.3 美国的校车应用概况 277

7.1.4 其他国家的校车应用概况 278

7.2 中美专用校车碰撞法规对比 279

7.2.1 校车定义及类型对比 279

7.2.2 碰撞安全结构强度对比 281

7.2.3 校车座椅试验方法对比 283

7.2.4 内部冲击区和特殊装置 284

7.3 专用校车座椅动态试验 286

7.3.1 试验设备和测试系统 286

7.3.2 乘员允许位移指标要求 289

7.3.3 乘员胸部允许伤害指标 290

7.3.4 乘员腿部允许伤害指标 290

7.3.5 座椅固定件及其他指标 292

7.3.6 美国校车座椅的动态试验 293

7.4 专用校车座椅约束系统设计 296

7.4.1 头枕和座椅靠背 296

7.4.2 坐垫、椅腿及连接件 298

7.4.3 安全带 299

7.4.4 座椅间距 300

7.5 专用校车座椅关键结构的改进 301

7.5.1 模型简化和关键参数选择 301

7.5.2 关键参数对法规指标的影响 302

7.5.3 局部结构对关键参数的影响 304

7.5.4 校车座椅结构改进试验结果 305

参考文献 310