自适应儿童乘员约束系统设计理论与方法研究

调查表明，目前我国汽车儿童座椅的正确使用率不超过2%，儿童乘车安全问题亟待解决。集成式儿童座椅可以解决常规的附加式座椅存在的安装复杂、易误用等问题,由于缺少对儿童损伤机理的深入研究，仍存在对不同身材儿童难以提供最佳保护的问题。本项目通过分析儿童乘员损伤机理，研究自适应儿童乘员约束系统的设计理论和方法，解决不同身材儿童乘车安全问题。研究内容分四个方面：（1）建立具有详细生理结构的6岁儿童有限元模型，结合事故重建数据验证模型的生物逼真度。（2）结合滑车碰撞试验建立并验证儿童约束系统模型，分析不同碰撞条件、不同约束系统参数下的儿童乘员损伤机理。（3）基于集成式约束系统座椅高度、座垫长度、靠背角度、安全带限力值可调的特征，建立不同身材儿童乘员约束系统匹配准则，提出儿童损伤防护结构设计理论。（4）建立并完善基于坐高和体压分布的儿童乘员体型识别算法，提出乘员约束系统协同结构控制方法。

针对儿童乘车附加式座椅存在的安装复杂、易误用等问题，项目开展中取得以下成果：（1）基于集成式儿童座椅项目通过深入研究儿童损伤机理，建立了防护结构设计准则；（2）建立了Hybrid III 6岁儿童假人模型，并引入了更真实的髋部和腹部几何、优化的铰链特性和接触特性，建立了可代表6至12岁儿童的参数化假人模型，通过12次台车碰撞试验验证了模型，为研究儿童约束系统对胸部器脏的损伤影响，建立并验证了具有详细结构的儿童胸部有限元模型；（3）通过台车碰撞试验和仿真相结合方法，研究了各种碰撞工况下集成式儿童约束系统参数优化匹配准则和设计方法；（4）通过开发智能安全气囊系统，研究了乘员体征识别和安全气囊点火算法，并进行了碰撞试验验证；（5）进行了多工况下汽车结构安全设计方法和设计准则研究，提出并试制了可调整式乘员约束系统试验验证台车。.项目获得湖南省科技进步二等奖和中国机械工业科学技术技术奖二等奖各1项，在国内外核心期刊及国际会议发表论文21篇（其中SCI检索2篇，EI检索11篇，ISTP检索5篇），申请国家发明专利5项（授权2项），获得软件著作权1项，培养毕业研究生8名（其中培养毕业博士生3名，硕博连读博士生1名，毕业硕士研究生4名），在读硕士研究生11名）。