摘要
汽车低速后碰可导致Whiplashinjuries即“挥鞭伤”，其造成的颈部损伤很难恢复。各国的交通事故统计数据表明，汽车低速追尾碰撞的发生率很高，且一旦发生追尾碰撞，由座椅引起的乘员颈部损伤的发生率也极高。 座椅的防挥鞭性能可通过静态和动态的座椅鞭打试验进行评价。世界上主要的新车评价机构都先后对挥鞭伤进行了研究，并出台了鞭打试验规范。如欧洲E-NCAP(The European New Car Assessment Program)，美国的NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)和IIHS(Insurance Institute for Highway Safety)，日本的J-NCAP。中国C-NCAP也于2012年首次将鞭打试验纳入了评价体系，并于2015年和2018年进行了两次更新。 目前国内外的研究主要集中在头枕的几何参数确定以及头枕靠背刚度的优化上，也即主要关注座椅对假人在靠背法向上的支撑。在汽车低速后碰实际过程中，座椅除在靠背法向上对假人产生支撑外，也会在靠背切向上产生阻尼作用，而对该阻尼作用对座椅防挥鞭性能影响的研究很少。同时在低速后碰过程中，座椅各部分都会产生变形，而不只是局限在头枕及靠背上，所以对座椅刚度对防挥鞭性能影响的研究应该扩展至整个结构，包括座垫以及其下的支撑结构。 本文以某六向调节驾驶座椅为研究对象，根据C-NCAP2018鞭打试验规程，采用有限元分析与物理实验相结合的方法，对该座椅的防挥鞭性能进行研究并优化其设计方案，具体工作内容如下： ①对低速后碰过程中座椅对假人的作用力进行了简化分析。 首先对假人的运动过程进行了分析，根据运动过程确定了座椅对假人的作用力，并分析了作用力对评价指标的影响，也为仿真实验结果的分析奠定了基础。 ②建立目标座椅鞭打试验有限元模型，并通过实验验证模型的准确性。 对有限元模型的验证内容包括初始设置，座椅及假人运动过程，座椅变形以及假人头部加速度值四个方面。 ③通过有限元分析，对两个参数对座椅防挥鞭性能的影响进行了研究。 两个参数为座椅面套与假人的摩擦系数以及座椅骨架刚度，通过DOE的方法，在工程范围内对上述两个参数进行了研究，并得出了各因素影响规律及各因素的最优水平组合。 ④根据上述两个参数的研究结论，对座椅设计方案进行优化。 根据前述研究结论，综合考虑优化目标后筛选出了三个优化方案，根据优化边界条件确定了最终优化方案。 ⑤对优化方案进行物理实验，验证其有效性。 通过物理鞭打实验验证了最终优化方案的有效性，并对优化边界试验进行了实验验证，确保了优化方案的可实施性。
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