汽车碰撞安全基础

汽车速度带给我们便捷的同时也带来碰撞伤害。这门课程将告诉你如何在汽车有限的空间和100毫秒的冲击时间内降低乘员受伤的风险和程度。

清华大学

学堂在线

工程

普通(中级)

21 周

  • 中文
  • 1191

课程概况

汽车碰撞安全性设计和分析是汽车工程设计中的一个重要部分。汽车产品具有良好的碰撞安全性能,不 仅是法规和市场准入的基本要求,也是竞争市场的重要途径。减少道路交通事故伤亡具有重要的社会和经济意 义。汽车碰撞安全技术是核心技术,具有综合性和挑战性。本课程系统介绍汽车碰撞安全的基本原理、设计理 念和方法以及相关的前沿技术。本课程的英文版获得“清华大学精品课程”称号,并入选教育部来华留学英语 授课品牌课程。

课程大纲

第一单元:碰撞响应及碰撞性能评价
第1讲:汽车碰撞安全的基本面
1-1:汽车安全问题的背景
1-2:车辆碰撞过程
1-3:汽车安全的定义
1-4:乘用车组件及车身结构碰撞区域
1-5:汽车碰撞的类型和碰撞设计要求
1-6:汽车碰撞安全设计与分析过程
第2讲:汽车前碰撞结构响应与乘员乘降(上)
2-1:汽车碰撞波形的定义
2-2:发动机对碰撞波形的影响
2-3:车辆运动学分析
2-4:乘员运动学分析
2-5:乘员动力学(1)
2-6:乘员动力学(2)
补充:整车碰撞试验视频
第2讲:汽车前碰撞结构响应与乘员乘降(下)
2-7:基于等效方波的质量弹簧模型及约束系统刚度设计
2-8:碰撞波形与乘员的约束系统设计匹配(上)
2-9:碰撞波形与乘员约束系统设计匹配(下)
第3讲:汽车碰撞事故中的人体碰撞响应与损伤
3-1:冲击载荷下人体的受伤机理
3-2:冲击载荷下人体的力学响应
3-3:人体的损伤容限
3-4:人体冲击力学的试验方法
3-5:冲击载荷下人体胸部的力学响应
3-6:人体胸部碰撞损伤容限
3-7:冲击载荷下人体头部的力学响应与碰撞损伤容限
3-8:人体其他部位碰撞损伤研究
作业1
第4讲:汽车碰撞安全评价方法
4-1:碰撞假人演变和开发历史
4-2:混III 50百分位假人的结构
4-3:其他碰撞假人
4-4:假人的生物逼真度控制和改进
4-5: 碰撞假人主要结构介绍
4-6:典型整车碰撞试验过程介绍
4-7:典型滑车碰撞试验
补充1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验
补充2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验
补充3 可变形移动壁障侧面碰撞试验
参考资料

第二单元:乘员约束系统
第5讲:汽车座椅安全带与气囊
5-1:安全带与气囊的功能
5-2:安全带结构
5-3:气囊的结构与工作原理
5-4:气囊的潜在危险性
5-5:气囊对离位乘员的危险性
5-6:碰撞感知的概念与难点
5-7:点爆策略的制定过程
5-8:周青教授解读汽车乘员约束系统工作原理
参考资料
第6讲:作为碰撞保护装置的汽车座椅
6-1:汽车座椅的结构
6-2:颈部挥鞭伤及影响因素
6-3:座椅的功能和碰撞安全性设计
6-4:防挥鞭伤的原理和保护装置
6-5:座椅刚性和柔性的争议
6-6:基于座椅滑动的尾撞乘员保护
6-7:座椅主要结构及功能介绍
6-8:基于座椅滑动的尾撞乘员保护(会议报告版)
作业2
参考资料
第7讲:儿童乘员碰撞保护
7-1:儿童乘员碰撞保护问题
7-2:儿童身体生物力学特性及伤害研究
7-3:获取儿童损伤生物力学特性数据及儿童假人设计
7-4:儿童乘员约束系统
7-5: 儿童乘员约束系统碰撞性能评价
7-6:儿童座椅台车试验过程介绍
7-7:儿童约束系统使用正确与否的对比
参考资料
第8讲:自适应乘员约束系统
8-1:碰撞法规试验的单一性与交通事故的多样性
8-2:自适应乘员约束系统优化仿真平台
8-3:可调式乘员约束系统构型优化结果56kph工况
8-4:可调式乘员约束系统构型优化结果40kph工况
参考资料

第三单元:汽车结构与乘员载荷高度关联的工况
第9讲:侧面碰撞保护
9-1:侧面碰撞保护设计评价方法
9-2:侧面碰撞过程分析
9-3:髋部缓冲衬垫设计考量举例
9-4 :侧面碰撞缓冲衬垫设计
9-补充1:车与车侧面碰撞试验
9-补充2:C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验
9-补充3:侧面柱碰撞试验
9-补充4:可变形移动壁障侧面碰撞试验
第10讲:乘员头碰撞保护
10-1:乘员头部碰撞问题的背景
10-2:力学建模及其依据
10-3:研究结果如何指导乘员头部碰撞保护设计
10-4:乘员头碰撞小结
作业3
第11讲:行人碰撞保护
11-1: 行人碰撞事故特点及伤害
11-2:行人下肢碰撞损伤机理研究
11-3:行人安全评价方法、法规及实验模块
11-4: 基于行人模块试验评价方法利弊
11-5:车辆前端结构的行人碰撞保护设计
11-补充1 行人碰撞保护中成人及儿童头模块碰撞试验
11-补充2 行人碰撞保护中下肢模块碰撞试验
参考资料

第四单元 :冲击载荷下结构和材料的设计与分析
第12讲:汽车材料的冲击力学行为表征和仿真
12-1:薄壁管件轴向压溃设计和分析
12-2:塑性铰的概念
12-3:薄壁方管轴向压溃变形模式和机理及其力学模型
参考资料
第13讲:汽车结构件的碰撞力学设计和分析
13-1:结构和材料碰撞响应之复杂性
13-2:冲击载荷下材料的表征与测试-材料特性的复杂性
13-3:冲击载荷下材料的表征与测试-应用环境的复杂性
13-4:冲击载荷下材料的表征与测试-试验设计与优化
13-5:碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真
作业4
第14讲:汽车轻量化和小型化与碰撞安全性
14-1:影响两车相撞安全性的因素
14-2:具体说明重量、刚度、几何尺寸等如何影响两车相撞安全性
14-3: 不同重量级别汽车的安全性设计
14-4:事故统计及车重的发展
14-5:轻量化技术对汽车安全利大于弊
第15讲:小型电动车及电池的碰撞安全性
15-1:电动车事故
15-2: 电动车电池排布及电池的细观结构
15-3: 电池的起火条件及设计准则
15-4: 电池碰撞安全性研究
15-5:小型轻量化电动车的碰撞安全性研究

期末考试
期末考试

预备知识

工科数学、物理、理论力学、材料力学为必要的先修课程。具备基本计算知识和能力, 如从加速度曲线计算速度曲线并作图。初步了解汽车结构相关知识。

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