直升机安全气囊约束系统仿真及试验研究

安全气囊作为降低直升机坠落伤亡风险的主要技术,能有效减轻飞行员在坠撞过程中的二次伤害。本文以某型号直升机为研究对象,参照汽车碰撞相关试验要求,开展气囊折叠及约束系统匹配设计,建立驾驶舱整机有限元仿真模型,通过气囊静态起爆试验和直升机整机跌落碰撞试验验证模型的有效性。通过灵敏度分析确定主要结构优化参数,并设计四因素四水平正交试验完成约束系统优化。结果表明,飞行员综合损伤值WIC减少8.91%,对飞行员的保护效果提高,为直升机被动安全领域提供研究基础。     

减少侧面碰撞假人胸部肋骨变形量的方法研究

基于某型车在未配置侧面座椅安全气囊和帘式气囊的情况下,由于假人胸部肋骨变形量存在超标问题,对车型进行综合分析和成本考虑,故采用通过对座椅骨架的局部优化来改善假人背板受力情况,以降低假人胸部肋骨变形量,从而使其满足欧洲经济委员会法规ECE R95和中国汽车侧面碰撞标准GB 20071-2006要求.试验结果表明,优化座椅骨架的局部结构来改善假人背板受力情况,进而降低了假人胸部肋骨变形量,满足了ECE R95和GB 20071-2006法规要求.     

基于响应表面法的汽车侧面安全气囊仿真优化

为加强汽车安全气囊对侧面碰撞中的人体保护,对其进行优化匹配设计.针对传统的安全气囊设计方法存在的不足,引入PSM子结构方法和响应表面优化方法.首先利用PSM子结构方法建立了侧面碰撞安全气囊的优化模型,然后通过一阶响应面筛选设计变量,最后利用二阶响应表面模型对安全气囊的设计参数进行了优化研究.优化结果表明,新的参数组合能够有效提高侧面安全气囊的保护效果,降低人体的损伤风险.     

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。     

某微卡汽车侧面碰撞仿真分析与优化设计

为了研究某微卡汽车在侧面碰撞过程中假人的胸腔与头部指标大于法规约束值的问题,以原方案的侧面碰撞仿真分析结果与海湾地区的法规为依据,选取车门与B柱内外板厚度、防撞杆与B柱内部缓冲结构厚度和门槛内吸能盒厚度与屈服强度为随机变量,假人的胸腔、头部、腹部和骨盆为输出响应值,确定了响应面模型;结合可靠性理论、一次二阶矩试验方法、优化方法与响应面模型,对微卡汽车的侧面结构进行优化设计,确定了使输出响应值最优的随机变量的各项参数值,并进行仿真分析。结果表明：优化方案使假人的各项伤害值均相应减少且小于法规约束值;提高了微卡汽车的侧面防撞性能;降低了侧面碰撞事故中乘员的致死率与致伤率。     

汽车儿童安全座椅碰撞性能的仿真研究

根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECE\R129)要求,利用相关软件建立包括台车座椅、儿童座椅、儿童假人及安全带在内的碰撞有限元模型.参照正面和后面碰撞实验工况,应用Ls-dyna实施碰撞仿真分析,结果显示,碰撞过程中假人的运动形态、头部和胸部加速度与实验结果的一致性,说明该碰撞过程仿真分析方法是有效的.最后,以侧面钢板替代侧面车门建立侧面碰撞有限元模型,仿真分析了儿童安全座椅的侧面碰撞性能,发现侧面碰撞时假人的头部和胸部加速度峰值均大于前、后碰撞的仿真值,说明了汽车儿童约束系统侧面碰撞法规制定和实施的必要性.     

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.     

帘式安全气囊有限元建模及侧碰撞系统仿真

为了获得汽车安全气囊仿真技术的精确度和可行性,建立了帘式气囊仿真模型,集成了侧碰撞系统模型。采用拓扑映射原理进行模型节点坐标转换,从而实现了帘式气囊有限元卷折网格的自动生成和帘式气囊在任意管状结构内的卷折成型;使用MADYMO软件提供的均压法以及Dyna欧拉法、粒子法,依据卷折模型,对气囊展开过程的模拟结果进行了检验;通过将帘式气囊模型、假人模型、车身侧面接触结构面进行集成,建立了带安全气囊的侧碰撞分析模型。通过3种类型侧碰撞工况的计算和试验对比,表明所建侧碰撞仿真模型能够真实地反映人体损伤情况。所建模型下的帘式安全气囊能够很好地保护乘员安全,可以有效地应用于汽车前期开发。     

ECE R129侧面碰撞中儿童乘员损伤规律研究

依据ECE R129法规,针对某款儿童约束系统进行了侧面碰撞台车试验,分析儿童假人的损伤规律,并且探究侧面碰撞中儿童约束系统保护效果的影响因素。研究表明:随着假人年龄的减小,头部和胸部的伤害值呈增高的趋势。侧面碰撞中,头枕形状和材料刚度以及儿童约束系统与门板接触区的材料刚度会影响其保护效果。利用以上方法改进后有效降低了Q0假人头部伤害,头部合成3,ms加速度和头部伤害指标HPC(15)均降低20%,以上,满足法规限值要求。     

发动机罩气囊在人车碰撞事故中对行人的保护作用

为了减少人车碰撞事故中的行人损伤,在汽车前端设置发动机罩安全气囊.通过LS-DYNA软件对有无发动机罩气囊两种条件下的人车碰撞进行模拟仿真,对假人身体主要部位损伤结果进行对比分析.研究发现,有发动机罩气囊比无发动机罩气囊碰撞条件下假人头部损伤值HIC降低到838,颈部最大剪切力及最大弯矩分别降低40.60％和52.8％...     

耦合方法在提高车辆侧面碰撞性能中的应用

针对某新车型建立了带假人及约束系统的整车侧面碰撞耦合计算模型，通过在欧洲侧面碰撞法规ECER95规定的侧面碰撞条件下的试验值和模拟值的对比分析，验证了模型的正确性，在此基础上提出了提高车辆侧面碰撞性能的方法和措施，研究了安全带以及安全气囊和气帘在侧面碰撞中的作用．     

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...     

双气室缓冲气囊多学科设计优化

针对某型着落装备着落工况的一种双气室新型缓冲气囊,基于ISIGHT多学科设计优化平台和HYPERMESH,LS-DYNA有限元分析软件以及FORTRAN语言编写的程序,通过组合优化策略对双气室缓冲气囊进行了多学科设计研究.以气囊体积为优化目标,以上气室的高度、初始充气压力和下气室的高度、初始冲气压力、排气压力、排气孔面积、气囊底面积、着落装备过载和最小离地距离等多学科要求同时为约束条件进行了设计优化.结果表明:通过多学科设计优化,在着落装备过载和最小离地距离满足设计要求的同时,气囊体积达到了最小,减小设计周期和减少试验次数,降低研制成本.     

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。     

软着陆气囊参数可行域分析及优化设计研究

为建立系统的缓冲气囊设计方法,首先基于能量守恒方程,建立缓冲气囊的解析分析模型,并通过试验及有限元仿真进行了验证;在此基础上,建立了基于解析模型的缓冲气囊设计参数可行域的初步确定方法;并在可行域中选择合理设计初值,将缓冲气囊的解析求解器与遗传算法相结合,开展了缓冲气囊的优化设计方法研究.研究分析表明,通过确定气囊设计参数的可行域,可快速得到合理的设计初值,随后通过对设计初值进行优化,耗费较短的时间即可完成气囊缓冲系统各个设计参数的联动设计,提高气囊的缓冲效率,整套设计方法合理快捷,对工程实际具有较高的参考价值.     

碳纤维复合材料汽车B柱加强板的优化与性能分析

通过建立B柱总成的有限元仿真模型,在等刚度原则下,对碳纤维复合材料B柱加强版进行自由尺寸优化、尺寸优化、铺层角度优化设计,并对B柱总成进行三点弯曲有限元仿真,获取优化后模型的最大位移及最大强度.通过真空导入成型工艺制作B柱加强板样件,并对碳纤维复合材料B柱总成进行三点弯曲试验,校核总成的强度指标.最后基于2018版C-NCAP标准分析整车侧面碰撞性能.通过对比刚度、弯曲性能、侧面碰撞侵入量、侧面碰撞侵入速度、侧面碰撞加速度,优化设计后的碳纤维复合材料B柱加强板可在保证刚度、强度及侧面碰撞性能的前提下替代原钢制B柱加强板,并使B柱加强板减重1.376 kg,减重比达到76.4%.     

后碰撞中乘员颈部肌肉有限元模型的建立与验证

建立并验证了具有主动力响应的乘员颈部肌肉有限元模型,用于研究颈部肌肉主被动响应对后碰撞载荷下乘员头颈部动力学响应及颈部损伤的影响.运用50百分位成年男性颈部的MRI数据重建了人体颈部肌肉三维数值模型,采用克里格插值方法将其与头颈基础模型进行匹配.肌肉材料定义采用Ogden材料和Hill材料相耦合的办法以分别模拟肌肉的被动和主动特性.根据Davidsson等人开展的后碰撞台车志愿者试验数据对该颈部肌肉模型进行了验证.结果表明,肌肉激活状态下与未激活时比较,头部质心相对T1位移减小了12mm,头部角位移减小了4°,肌肉主动力影响显著.该模型的数值模拟结果与志愿者试验结果吻合较好,模型具有较高的生物逼真度,可应用于后碰撞中的乘员颈部损伤研究.     

基于CFD的气囊展开模拟及其压力分析

应用MADYMO软件的Gas Flow流体计算方法建立PAB模型,通过气囊静态展开试验以及刚性块冲击试验验证模型的准确性。在此模型基础上,得出气囊不同部位压力并与试验结果进行比较,分析气囊内部压力的特点;改变气囊参数,分析各个参数对气囊内部压力变化的影响。结果表明,基于CFD的气囊仿真模型能准确反应气囊内部真实压力;气囊的质量流、织布渗透性和排气孔大小对气囊内部压力均有影响。