校车座椅乘员约束系统参数优化设计

为研究校车两点式约束系统对中学生乘员损伤防护效果,利用显式有限元分析软件LS-DYNA建立某款校车座椅约束系统数值仿真模型.基于国家标准要求,在实测减速度波形加载下,分析模型中假人头部HIC值,胸部3 ms加速度值和大腿轴向压力值,通过优化约束系统参数进一步提升中学生乘员损伤防护效果.结果表明:减小座椅靠背刚度可以改善中学生乘员腿部损伤防护效果;沿X方向后移安全带固定点位置可明显降低中学生乘员胸部损伤;在合理范围内增大安全带织带刚度可明显降低中学生乘员头部和胸部损伤.     

汽车安全带新型预紧器的结构与性能仿真

提出了一种作为安全带预紧器核心部件的新型离合机构,应用该机构开发了一套新型预紧式汽车安全带,介绍了它的结构组成、工作原理和性能.建立了安全带机构力学模型,利用ADAMS软件进行机构运动学仿真和分析,结果表明离合机构传动可靠,织带回卷量与设计要求吻合;采用MADYMO软件建立了正面碰撞模型,仿真分析表明人体头部伤害指数、胸部加速度、大腿骨轴向力和胸部变形量均在GB11551-2003和ECER94等相关标准的规定范围之内,其它如粘性伤害响应、组合胸部指数和胸部累积3 ms损伤等人体损伤指标也处在较小的区间,正则化伤害评价值约为0.48,说明该新型安全带能够有效降低乘员伤害值,具有较好的乘员保护效能.     

汽车安全带新型预紧器的结构与性能仿真分析

提出了一种作为安全带预紧器核心部件的新型离合机构, 应用该机构开发了一套新型预紧式汽车安全带, 介绍了它的结构组成、工作原理和性能特点. 建立了安全带机构力学模型, 利用ADAMS软件进行了机构仿真和分析, 在MADYMO软件中建立了正面碰撞模型, 仿真分析表明人体头部伤害指数、胸部加速度、大腿骨轴向力和胸部位移均在相关标准的规定范围之内, 其它人体损伤指标如VC、CTI和C3ms等也处在较小的区间, 说明该新型安全带能够有效降低乘员伤害值, 具有较好的乘员保护效能.     

车辆受垂向强冲击时座椅安全带的防护效果比较分析与锚点位置优化

针对特种车辆受垂向强冲击时座椅安全带对乘员防护性能问题研究较少的情况,该文应用数值仿真方法分析评价了分别配置5种形式安全带的座椅—乘员系统模型的垂向强冲击响应,在此基础上进行了5点式、6点式安全带的锚点位置优化研究,并分析检验了该优化方案在车辆正面、侧面碰撞工况的防护效果。研究结果量化评价了多点式安全带结构形式差异对乘员防护效果的显著影响,实现了以乘员的垂向冲击防护为主要目标的座椅安全带锚点位置优化分析,对于特种车辆座椅安全带系统的综合优化设计具有技术指导意义。     

正面碰撞安全带约束系统保护效果的研究

为对比在正面碰撞中,不同安全带预紧器及其组合、不同载荷限力器的各限力等级对驾驶员安全性的影响,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了某型轿车驾驶员约束系统仿真模型,并经试验验证。仿真结果显示:安装卷收器与带扣双预紧器、带扣预紧器以及卷收器、带扣与锚点三预紧器分别能使驾驶员头部伤害指标HIC36、髋部合成加速度a以及左、右大腿力Fleft、Fright降至最低值360.35、418.03 m/s2、2 018.34 N、1 245.21 N;当未安装预紧器时,HIC36、胸部3 ms合成加速度T3MS、上颈部剪切力(负值)Fx-、上颈部轴向力(正值)Fz+、Fleft、Fright以及a分别到达最大值634.73、401.45 m/s2、739.46 N、1 625.24 N、3 323.43 N、3 102.55 N以及482.76 m/s2;当卷收器载荷限力器的限力等级逐渐减少时,T3MS、Fx-、Fz+以及胸部压缩量Thpc都逐渐降低,但Fright逐渐增大;当锚点载荷限力器的限力等级逐渐减少时,Fleft、Fright、Fx-都呈上升的趋势。上述结果进一步扩展了安全带预紧器与载荷限力器的研究范围,为新型安全带约束系统的研制提供了理论依据。     

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.     

正面碰撞中安全带预紧方式对驾驶员损伤影响研究

采用MADYMO软件建立了丰田Yaris正面碰撞下驾驶员侧约束系统仿真模型,并通过与实车试验数据进行对标分析验证了该模型的有效性;然后基于验证过的模型研究了正面碰撞中不同安全带预紧方式对驾驶员的损伤影响;同时,在配备预紧限力式安全带的基础上,分析了卷收器预紧、带扣预紧以及双级预紧安全带对假人的保护效果。仿真结果表明,预紧限力式安全带对假人的保护效果优于仅预紧式、仅限力式以及普通三点式安全带,而且在预紧量相同的情况下,卷收器预紧与带扣预紧对假人损伤影响无明显差异,但双预紧式安全带可有效降低假人头部和胸部损伤值。     

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.     

客车侧翻碰撞中安全带对乘员损伤的影响分析

参照欧洲ECE R66法规要求,建立客车侧翻仿真模型及其乘员约束系统模型。利用LS_DYNA软件对客车侧翻碰撞试验和客车座椅动态试验进行模拟分析,并与试验结果进行对比,结果表明,有限元模型具有较高的精度。将4个HybridⅢ50%男性假人模型放置在客车最薄弱的车身段座椅上。对客车侧翻过程中,3种约束条件(无安全带、两点式安全带和三点式安全带)的乘员损伤情况进行分析。研究结果表明:无安全带约束时,假人头部和颈部将受到严重损害;两点式安全带和三点式安全带对于所有假人颈部及胸部的保护效果相近;两点式安全带能有效降低大部分假人的头部损伤风险,但碰撞侧外侧假人头部损伤值仍较高。     

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。     

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.     

两种典型安全带布局对乘员的保护比较

为了探究飞机坠毁过程中,安全带座椅系统对乘员的保护情况,利用DYTRAN软件结合ATB数字假人进行了有限元仿真计算。分别针对装备斜三点式和四点式安全带的两种典型的座椅系统,参照FAA对航空用座椅实验的要求设置了两组冲击载荷。通过对比其碰撞动态响应并评估可能的乘员损伤情况,总结了两种安全带形式各自的优缺点。     

汽车安全带卷收器失效形式分析及结构优化

针对汽车安全带卷收器失效的问题,以复合紧急锁止式汽车安全带卷收器为研究对象,简介了 汽车安全带卷收器的工作原理和失效形式;通过分析汽车安全带卷收器失效的原因,提出解决汽车安全带卷 收器支架变形和芯轴断裂的结构优化设计方案;应用 HyperMesh 有限元软件分析,以轻量化为目标,分析了 汽车安全带卷收器结构的应力值和强度值,对比标准表明其结构满足使用性能要求,降低了后期制作样品的 成本,提高了其经济性和技术性,为汽车安全带卷收器设计提供参考。     

车辆防护座椅性能及缓冲吸能器性能分析

抗爆炸冲击座椅广泛应用于我国军用车辆,其缓冲吸能组件特性直接决定座椅防护性能的优劣。为使乘员损伤达到最小,针对某型军用车辆在底部爆炸环境下乘员防护性能进行研究。通过实车底部爆炸试验获取的座椅安装点冲击信号,利用座椅冲击试验台测量不同参数缓冲吸能组件载荷-位移特性,通过有限元模型对试验进行验证和优化。以AEP55乘员伤害准则为目标,研究某军用车辆座椅防护性能提升方法。结果表明,改进后的缓冲吸能组件载荷-位移特性曲线能够显著降低乘员损伤并充分利用座椅行程。为后续座椅缓冲吸能组件设计优化提供导向。     

基于PSO-LSSVM的复杂试验不确定度分析

提出一种结合粒子群优化（PSO）算法和最小二乘支持向量机（LSSVM）模型的复杂试验不确定度分析方法。以汽车座椅的安全带拉伸试验为对象,研究汽车座椅安全带拉伸试验的主要影响因素及其概率密度函数参数,采用拉丁超立方方法进行试验设计,并进行安全带拉伸试验有限元仿真。运用PSO-LSSVM建立安全带拉伸试验的数学模型,并与B...     

Simulation Modeling on Emergency Evacuation in High-Speed Railway Stations in China

A simulation study on occupant evacuation in high-speed railway stations(HSRSs) was presented in China.Pathfinder was employed as the simulation platform and a typical HSRS in a medium-sized city in China was selected for model development.The model was carefully calibrated and validated by comparing simulation results with field data.Evacuation efficiency could be improved with the increased door width while such effect decreased when the door width reached a marginal value.And the marginal value varied under different occupant densities.An exponential function between evacuation time and occupant density was fitted,indicating that occupant density significantly affected evacuation efficiency.A set of different evacuation strategies were compared,in terms of their evacuation performances.It was found that a balanced door usage would result in more efficient evacuations in HSRSs.Thus occupant flows were suggested to be managed considering door capacity.To avoid potential safety issues caused by such strategy(e.g.,more occupants could be evacuated from a smaller area designed with higher door capacity),occupants needed to enhance their awareness of following evacuation guidance instead of panic escape in emergencies.Moreover,such safety issues could also be avoided during the design phase that the evacuation capacity was designed to be proportional to the room capacity for each floor.The results of this study provide valuable information for HSRS design and flow management in China.     

某微型面包车正面碰撞耐撞性优化

为提高微型面包车型在正面碰撞中的结构耐撞性能,针对GB11551-2014《汽车正面碰撞的乘员保护》的相关技术要求,本文以某量产微型面包车为例分析此类车型车身结构在设计上可规避的弊端,并给出前期总体指导建议。然后运用LS-DYNA软件进行碰撞模拟仿真分析,结合微型面包车的结构特点,并考虑工艺可实施性给出合理的优化方案。通过整车试验验证,此优化方案有效地改善了车身结构耐撞性,碰撞效率值达到55.7%。同时,结果表明为减小乘员舱入侵量和门框变形量,最大限度地保障乘员的逃生空间,微型面包车前端至少应留有450mm的可压缩吸能空间。本文的研究成果可为其它此类结构的车型整车耐撞性开发提供参考。     

一种自适应减震座椅的动态特性

减少车辆底盘振动向驾乘人员的传递及其引起的不适与危险是一个急需解决的课题。针对驾乘人员相对于座椅的弹跳这一主要原因,设计了一种自适应减震座椅。建立了系统的动力学模型,分析了系统的动态特性,研究结果可供减震座椅参数设计参考。     

侧碰试验假人仿真数据对标及受伤机理研究

基于某款SUV车型约束系统零部件试验和侧面碰撞试验数据,建立了有效可靠的侧碰乘员假人伤害有限元模型;并利用THUMS人体模型替换假人模型进行乘员的损伤研究。结果表明,THUMS人体模型可以形象、直观地对乘员可能损伤部位和损伤程度进行评估和预测,对于乘员安全保护的研究具有重要的意义。