基于独立碰撞工况的儿童约束系统参数优化

为实现获得专利的集成式儿童安全座椅在碰撞事故中对乘员的最佳保护,以6岁儿童乘员为研究对象,采用经验证的约束系统模型,在正碰、侧碰和追尾等3种汽车碰撞工况下,分别结合拉丁超立方、正交、均匀试验设计方案和多项式响应面代理模型的方法,对座椅高度和座垫深度等设计参数进行碰撞仿真分析和优化设计.仿真试验结果表明,优化后约束系统儿童乘员损伤值在3种独立的碰撞工况下均有显著下降.     

某MPV正面碰撞乘员侧胸部损伤优化

为了提高某MPV的正面碰撞安全性能,基于该车型正面碰撞试验工况,建立了乘员侧的MADYMO仿真模型。根据正面碰撞试验获得的假人损伤数据,进行了该模型有效性的验证。并依据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)管理规定和约束系统能量管理技术,从安全带限力等级、预紧器、安全气囊气袋刚度三个方面对乘员胸部进行了优化,同时进行了试验验证。结果表明,这三个方面可以有效地降低假人的伤害,提高了该车型乘员侧在正面碰撞工况下的得分。     

基于轿车的车车角度碰撞约束系统优化研究

为探究车车角度碰撞下的乘员约束系统参数设计准则,建立了某紧凑型车30°车车角度碰撞有限元模型和MADYMO驾驶区约束系统模型,并对整车模型及约束系统模型进行了验证.对安全带、安全气囊、安全座椅等约束系统各参数进行了灵敏度分析,运用MODEFRONTIER软件对目标车和同伴车约束系统参数进行优化.结果显示,在30°角度碰撞工况中,安全带D环位置及带扣点/锚点位置两个参数对驾驶员头部和胸部损伤影响显著,同时带扣点/锚点位置还对大腿轴向力有着显著的影响,而安全气囊点火时刻、气囊气体质量流率及泄气孔面积、安全带预紧器点火时刻4个参数对目标车和同伴车驾驶员各部位损伤影响都较为显著.优化后,目标车和同伴车WIC值分别减小了33.7%、7.4%,从而使此车型的约束系统在30°角度碰撞中对目标车和同伴车驾驶员的保护效果都达到最好.     

基于代理模型的汽车乘员约束系统性能优化

针对汽车碰撞乘员约束系统优化设计中多参数和非线性问题,提出了基于径向基函数代理模型的优化设计方法,通过LS-DYNA分析软件建立正面碰撞乘员约束系统的仿真模型并对其进行验证.基于该模型选取对响应影响较大的设计变量作为优化变量,在LS-OPT中选择径向基函数构建代理模型,采用空间填充试验方法进行试验设计,运用自适应模拟退火算法进行优化求解.优化结果表明:人体综合损伤WIC值相比初始设计值降低了28.2%,实现了对设计目标的优化.     

汽车侧面碰撞中乘员约束系统的可靠性优化

在汽车侧面碰撞中,约束系统对降低乘员的伤害起到非常重要的作用.本文采用MADYMO仿真分析软件,建立某车型侧面碰撞的约束系统仿真模型;考虑了髋部推动块的压溃力、气囊起爆时间、气体质量流量和气袋排气孔面积对乘员损伤的影响,建立了乘员损伤指标的响应面模型;基于蒙特卡罗随机模拟,进行了侧面碰撞乘员约束系统的可靠性优化.结果表...     

轻型客车乘员约束系统的模拟计算

在轻型客车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重的伤害,优化其乘员约束系统可以得到较好的保护效果。利用有限元软件PAM-CRASH建立了包含座椅、安全带、仪表板及转向系统在内的某轻型客车乘员约束系统的分析模型,并通过试验验证了模型的有效性。在大量数值计算的基础上,运用试验设计方法,得到优化设计方案。经过优化匹配,乘员的头部伤害指标HIC降低了51%,并且满足了中国汽车正面碰撞安全法规的要求。实车试验也很好地验证了改进的效果。该研究方法可以推广应用于其他车型乘员约束系统的优化设计。     

某多用途车正面碰撞乘员侧胸部损伤优化

为了提高某多用途车(multi-purpose vehiclen,MPV)的正面碰撞安全性能,基于该车型正面碰撞试验工况,建立了乘员侧的MADYMO仿真模型。根据正面碰撞试验获得的假人损伤数据,进行了该模型有效性的验证;并依据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)管理规定和约束系统能量管理技术,从安全带限力等级、预紧器、安全气囊气袋刚度三个方面对乘员胸部进行了优化;同时进行了试验验证。结果表明,这三个方面可以有效地降低假人的伤害,提高了该车型乘员侧在正面碰撞工况下的得分。     

Kriging模型与优化算法在汽车乘员约束系统仿真优化中的应用研究

汽车乘员约束系统的优化涉及到安全带、安全气囊等部件的众多参数.首先采用一阶线性响应表面模型、正交实验设计方法进行参数筛选.然后构造Kriging代理模型来代替计算机仿真,并结合两种不同的优化算法来进行乘员约束系统参数的优化设计.结果表明:该方法对汽车乘员约束系统参数优化具有明显效果,可行方向法在该优化中优于多目标遗传算法.     

基于代理模型的汽车乘员约束系统仿真设计

为在设计过程中有效减少轿车乘员约束系统的设计参数,并快速优化轿车乘员约束系统的安全保护性能,采用一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法进行约束系统设计变量的筛选,对筛选后的变量应用Kriging代理模型和均匀试验设计方法进行设计参数的仿真优化,将优化结果与直接使用碰撞仿真软件MADYMO计算得到的结果进行对比.研究表明,一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法能有效筛选出重要的并对约束系统性能具有决定作用的设计变量,而Kriging代理模型和均匀试验设计方法能在选定的设计变量的基础上,快速取得较好的优化设计结果.     

基于多目标优化的儿童座椅匹配方法

基于一款已获得国家专利的集成式儿童安全座椅约束系统参数可调的特征,选择座椅高度、靠背角度、安全带限力器限力值为优化变量,以儿童乘员头部损伤、胸部损伤、颈部损伤为优化目标,采用多项式回归近似模型和多目标进化算法相结合的方法对该集成式儿童座椅在保护3岁、6岁、10岁儿童乘员时的可调约束参数进行了多目标优化.结果表明:优化后的约束参数能对上述儿童乘员提供更好的保护作用,优化效果显著.最后在得到的3组优化约束参数的基础上,提出了一种针对3～10岁不同身材儿童的自适应匹配方法.     

基于正交试验的座椅靠背气囊对乘员保护的优化

在汽车正面碰撞事故中,对于后排乘员的保护尤为重要.为了减小正碰时后排乘员的损伤,使用LS-PREPOST软件建立了后排乘员约束系统和前排座椅简化模型,以50百分位HybridⅢ男性假人代替后排乘员,仿真分析驾驶员座椅靠背气囊对后排乘员的保护效果.在初始建立的简化模型基础上,对各因素进行灵敏度分析,选定气囊放置角度、前排座椅靠背倾角和气囊泄气孔面积作为进一步优化的因素;为分析不同工况下乘员的损伤,选取各因素的水平并采用正交试验优化,以加权伤害准则WIC(weighted injury criterion)作为评估标准,使用极差法推出最优方案.对比分析优化前后的假人损伤数据可知,头部损伤指标HIC(head injury criteria)下降21.15％,WIC下降20.39％,证明靠背气囊对后排乘员的安全保护效果显著.     

正面碰撞中副驾驶乘员约束系统的匹配研究

为了研究在正面碰撞中副驾驶乘员的安全性,针对某国产车型,使用多刚体动力学分析软件MADYMO,分别建立了正面100%重叠刚性壁障碰撞实验(正面全宽碰撞)和正面40%重叠可变形壁障碰撞实验(偏置碰撞)的副驾驶员侧的包括车体、假人、安全气囊等在内的约束系统仿真模型,分别与实车实验的碰撞结果进行对标,确定模型的有效性。且调入第95百分位男性假人,分析原约束系统对较大身材假人的保护情况,通过正交优化法确定该车型最佳的约束系统参数。结果表明,在气囊排气孔为40 mm,安全带的延伸率为7%,限力2 500 N,气囊的点爆时间分别为12 ms和32 ms时,第50百分位男性假人正面全宽碰撞和偏置碰撞加权伤害准则值分别降低了13.8%和15.7%,第95百分位男性假人分别降低了10.8%和4.3%。优化后的乘员约束系统增加了副驾驶乘员以及大身材乘员在不同碰撞下的安全性,该优化策略也可为其他新车型约束系统设计时提供参考。     

N1类车型满足正碰法规的方法与研究

针对汽车正面碰撞的乘员保护,提出一种没有配置气囊的N1类车型的碰撞模型,包括车身加速度曲线和约束系统相关信息。从汽车的设计阶段到后期的生产制造工艺要求进行阐述,对车型的性能指标提出要求。样车经过碰撞试验验证,满足汽车正面碰撞的乘员保护(GB 11551—2014)的相关规定,保证了此模型的正确性。     

安全气囊仿真技术在乘员离位模拟中的应用研究

在汽车碰撞乘员离位保护的研究中需要准确地了解安全气囊充气过程.文章基于MADYMO软件中的计算流体力学(CFD)算法,建立了某国产品牌轿车前排驾驶员侧和乘员侧气囊的CAE模型,并通过气袋的静态起爆试验验证了气囊充气模型的准确性;将气囊模型整合于车体模型中,建立了典型的离位仿真模型,经与离位试验的对比验证,进一步从运动学和动力学的角度验证了气囊充气模型的有效性和准确性,为乘员约束系统的离位研究和参数优化提供了有效的基础模型;并针对离位儿童设计了分体式气囊,对比原车气囊,可以降低儿童头部的伤害并且提供胸部的保护作用.     

保护后排乘员安全的前排座椅参数研究

在汽车发生正面碰撞时,后排乘员由于惯性向前移动,十分容易与前排座椅发生二次碰撞而造成伤害。为了在轿车正碰时减小后排乘员与前排座椅发生碰撞时造成的损伤,本文提出一种基于前排座椅参数的优化方法。以提高正面碰撞中轿车后排乘员安全性为目标,根据2012年版中国新车评价规程[C-NCAP管理规则(2012年版)]的要求,以后排5百分位女性假人为研究对象,研究两排座轿车前排座椅参数对后排乘员的防护效果。在MADYMO软件中建立轿车后排乘员正碰数学模型,并用实车试验进行验证,在此基础上,分析了前排座椅头枕参数中的头枕水平距离和头枕刚度,以及前排座椅靠背参数中的靠背刚度、靠背距离、靠背倾角和靠背坐垫连接铰刚度这6个主要因素对后排乘员保护效果的影响。采用灵敏度分析的方法探寻对于后排乘员安全性影响最为显著的因素,并使用正交试验的理论,对这几项因素进行综合优化,得到最佳匹配方案。优化设计结果使正面碰撞时后排乘员伤害最严重的头部伤害值HIC降低了25.26%,左大腿力和右大腿力分别下降了13.67%和14.33%,完全伤害指标WIC值降低17.91%,优化效果显著,可以为今后轿车前排座椅设计提供参考。     

基于正交试验的儿童安全座椅约束系统参数的优化设计

轿车内儿童乘员在正面碰撞中是最容易受伤的群体。儿童乘员约束系统的优化对于保护儿童有重要意义。在正交试验设计原理的指导下,利用MADYMO软件,按照美国FMVSS 213和欧洲ECE R44法规要求进行模拟仿真。对单因素进行分析,再通过正交试验的方法进行优化,得到了最佳的优化方案。实现了对该儿童乘员约束系统较全面可靠的评价。     

车辆正面碰撞的仿真与试验

以某轿车为对象,建立含乘员约束系统整车有限元模型.在LS-DYNA环境下,将整个模型划分为36万个壳单元进行正面碰撞过程数值模拟.对碰撞过程中能量转移、耗散、主要结构的吸能效果、乘驾假人的变形损伤指标进行了分析.将仿真分析结果与碰撞试验测试结果进行对比和评估,验证了含乘员约束系统的整车有限元模型的有效性;含乘员约束系统的汽车碰撞模型及计算机仿真分析方法较真实地反映出实车碰撞的状况和结果,具有实际工程应用价值.     

儿童乘员伤害指标及下潜趋势的影响因素

建立了基于多刚体动力学MADYMO软件的儿童乘员约束系统台车碰撞系统的仿真模型,包括儿童座椅增高垫、成人安全带系统、后排座椅、6岁儿童假人,研究了成人安全带系统的限力器和预紧器的相关参数对儿童乘员碰撞响应和损伤值的影响.结果表明:卷收器预紧器可有效减小儿童乘员伤害值,同时减小儿童乘员的下潜风险;而锚点预紧器会增大儿童乘员的下潜风险,锚点预紧器与安全带单向锁止器配合使用可降低儿童乘员的下潜风险;广泛用于降低成年人碰撞伤害的4.0kN卷收器式限力器在本研究中被证实对于儿童乘员没有明显的保护效果,减小成人安全带限力值可对儿童起到较好保护作用.     

SUV翻滚模拟及其乘员约束系统的开发

为研究与开发出能够在翻滚碰撞中保护乘员的约束系统,针对某SUV车型,依据FMVSS208法规,采用有限元与多刚体相结合的方法,搭建了整车斜台翻滚仿真模型,并对仿真模型进行了试验验证,结果表明,车顶与地面接触时刻及对应时刻车顶溃缩变形量的仿真结果与试验结果具有较好的一致性。在引入HybridⅢ50th男性假人并佩戴三点式安全带及配置侧安全气帘的情况下研究了约束系统的效用,结果表明,佩戴三点式安全带在翻滚碰撞中能够对乘员躯干部分形成有效保护,但对头部与颈部的保护效果不佳;所开发的具有二级点火功能的翻滚安全气帘能对乘员头、颈部进行有效保护,在安全带配合安全气帘使用的情况下,头部合成加速度峰值减少68. 62%,颈部受力减少32. 90%,假人头部HIC36减少58. 10%。     

儿童约束系统模型建立及其损伤的初步研究

文章运用多刚体动力学和有限元耦合的方法建立了儿童约束系统(CRS)仿真模型,对整个仿真模型的有效性进行了验证;应用MADYMO软件模拟了侧碰撞中在不同的碰撞速度下车门侵入量、儿童乘员的乘坐位置对3岁儿童乘员损伤的影响.仿真结果表明:在侧碰撞中与碰撞速度有一定比例关系的车门侵入量对儿童乘员头部及胸部的损伤影响非常大,后排座椅靠近碰撞侧位置比非碰撞侧儿童乘员受损伤的风险要高.