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.     

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.     

垂向强冲击载荷下车辆缓冲座椅的安全带系统防护性能分析及优化

针对特种车辆受到垂向强冲击时缓冲座椅的安全带系统防护性能进行研究,建立了地板-座椅-乘员系统的有限元模型,对驾驶室地板结构施加冲击位移输入,应用数值仿真方法比较分析了缓冲座椅分别匹配两点式、三点式、四点式和六点式安全带时对乘员的约束效能。在垂向强冲击载荷下,具有六点式安全带的缓冲座椅可有效地减小腰椎轴向压力峰值,同时降低乘员与车身结构发生冲击碰撞的可能性。进一步对六点式安全带的预紧特性和限力特性参数进行了多设计方案分析和优化,具有匹配优化后的预紧特性和限力特性的六点式安全带可使乘员的腰椎轴向压力峰值比优化前降低10.7%,比三点式安全带显著地提高了缓冲座椅抗垂向强冲击的安全性。     

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.     

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.     

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.     

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。     

内置式儿童安全座椅侧面碰撞安全性研究

建立了一款置于汽车后排中间位置的内置式儿童安全座椅模型,采用MADYMO与LS-DYNA耦合的方法进行仿真计算,并对该模型进行滑车试验验证.首先对无扶手、面式扶手、杆式扶手以及面式扶手及侧翼相结合的4种不同类型的座椅进行侧面碰撞仿真试验,其次对扶手高度不同的座椅模型进行侧面碰撞仿真试验,最后对仿真结果进行对比分析.结果表明,扶手能限制儿童乘员从座垫滑落而有效避免安全带约束儿童颈部造成的窒息死亡,侧翼能有效保护儿童乘员的颈部和胸部,侧翼和扶手组合式儿童安全座椅模型保护效果最好;扶手高度适中的座椅能对儿童乘员提供最好的保护.     

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.     

考虑多种工况的乘员约束系统可靠性优化设计

在车辆发生碰撞时,乘员约束系统对乘员有重要的保护作用,而现有的相关研究大多只针对单一工况,应对乘员保护要求已有明显的局限性。为了提高乘员约束系统的保护功能,文章综合考虑了中国新车评价规程2种正面碰撞工况,结合试验设计、多种近似模型、多目标优化算法和可靠性优化方法,对乘员约束系统参数进行优化。在优化之前,对约束系统模型进行了实验验证;之后对约束系统参数进行了可靠性优化设计,并对优化结果进行MADYMO仿真验证。优化后的约束系统与原设计相比,明显提高了2种工况下的乘员保护功能,为乘员约束系统的设计提供了一定的参考。     

车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略

在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据.     

承受冲击时汽车座椅结构安全性研究

研究在承受冲击时,汽车座椅结构的动态特性对座椅安全性的影响.应用显式有限元方法和PAM-CRASH软件构建了国产某轿车驾驶员座椅骨架总成、座椅头枕骨架及头枕软垫有限元模型,并根据GB 11550-1995的有关规定对座椅结构进行了仿真分析.研究结果表明,座椅头枕在承受冲击时,其软垫材料的软硬程度以及座椅靠背刚度对作用在假头型上的加速度有直接影响.     

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...     

基于模型标定的重型卡车座椅动态舒适性仿真研究

为了减轻重型卡车驾驶员的疲劳,增加了减振机构来提高座椅的动态舒适性。提出一种基于模型标定的座椅动态舒适性研究方法。首先通过台架试验得到了空气弹簧的刚度和阻尼器的阻尼参数。然后对座椅进行模态试验和传递率特性试验,获得座椅模态频率与传递率信息,采用迭代寻参的方法确定连接部位的刚度和阻尼参数,从而建立准确的有限元模型。最后进行模态、传递率和随机振动仿真分析,通过仿真结果评估座椅动态舒适性。结果表明,仿真与试验的模态频率误差小于3%,传递率峰值误差小于10%,且该座椅固有频率与人体敏感频率不重合,座椅在非共振频率段的传递率较小。降低共振频率下传递率的波峰值与响应点的均方根加速度值可以提高座椅的动态舒适性。     

客车后排3人椅试验仿真与钩件尺寸优化

为了降低座椅钩件的材料成本,采用Hyperworks软件建立某款客车后排3人座椅的有限元模型.基于GB 14167-2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX 固定点及上固定点系统》进行座椅安全带固定点试验与仿真,对比分析上、中、下3条绳索最大位移量,验证仿真模型有效.在仿真模型基础上,针对座椅后脚钩件提出3组优化方案,选取最优方案,利用Optistruct模块对最优方案钩件进行尺寸优化.结果表明:在满足安全带固定点试验法规的前提下,座椅钩件厚度从10 mm减至2.5 mm;采用Q235材料代替原SAPH590材料,可以降低座椅钩件成本.     

基于蒙特卡罗法的轨迹再现转向机构稳健性设计

对于转向梯形机构,以转向过程的运动精度为目标函数,以主销中心距、轴距、转向梯形底角和转向梯形臂长度四个参数作为设计变量,以最小传动角及最大角度误差作为约束,建立了基于响应面方法的稳健设计数学模型. 应用具有正态分布参数的蒙特卡罗稳健设计方法,对汽车转向机构进行了优化设计. 比较了确定性优化方法与蒙特卡罗方法的设计结果. 在转向角度误差相差不大的情况下,应用蒙特卡罗方法设计的转向机构最小传动角大,系统的传递性能及运动性能好,并且当设计变量出现微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹.     

基于拓扑优化的复合材料汽车座椅骨架设计

为满足汽车座椅轻量化和安全性的需求,综合采用轻量化材料和结构拓扑优化设计技术,提出了一种碳纤维复合材料乘用车座椅设计方法.新型座椅骨架由碳纤维层合板外壳和短切碳纤维加强筋两部分组成.首先,为提高座椅结构刚度和稳定性,利用结构拓扑优化技术在碳纤维层合板外壳区域内布置合理的加强筋,然后,通过优化碳纤维层合板外壳,提高结构整体刚度,降低骨架质量.结果表明,与参考钢制骨架相比,新型座椅骨架不仅整体刚度得到大幅提升,而且质量减少了30.72%,有显著的轻量化效果.     

Integration of a statistical emulator approach with the SCE-UA method for parameter optimization of a hydrological model

Parameter optimization of a hydrological model is an indispensable process within model development and application.The lack of knowledge regarding the efficient optimization of model parameters often results in a bottle-neck within the modeling process,resulting in the effective calibration and validation of distributed hydrological models being more difficult to achieve.The classical approaches to global parameter optimization are usually characterized by being time consuming,and having a high computation cost.For this reason,an integrated approach coupling a meta-modeling approach with the SCE-UA method was proposed,and applied within this study to optimize hydrological model parameter estimation.Meta-modeling was used to determine the optimization range for all parameters,following which the SCE-UA method was applied to achieve global parameter optimization.The multivariate regression adaptive splines method was used to construct the response surface as a surrogate model to a complex hydrological model.In this study,the daily distributed time-variant gain model(DTVGM) applied to the Huaihe River Basin,China,was chosen as a case study.The integrated objective function based on the water balance coefficient and the Nash-Sutcliffe coefficient was used to evaluate the model performance.The case study shows that the integrated method can efficiently complete the multi-parameter optimization process,and also demonstrates that the method is a powerful tool for efficient parameter optimization.