基于遗传算法的某微型纯电动汽车平顺性优化

针对某微型纯电动汽车在C级路面行驶时座椅处振动较大、乘员有不舒适感等平顺性问题,建立了整车多体动力学模型,在C级路面下对车辆平顺性进行了仿真,结果与实车行驶时驾驶员的主观感觉基本一致,验证了所建模型的准确性,以质心总加权加速度均方根值最小为优化目标,悬架刚度和阻尼为设计变量,最后利用遗传算法联合ADAMS和MATLAB进行了优化仿真。联合仿真结果表明,优化后的整车平顺性有明显改善,为实际优化改进提供依据。     

商务车正面碰撞有限元分析

按照CMVDR294要求,运用LS-DYNA软件,对某商务车进行整车和乘员约束系统的正面碰撞并行模拟,并与台车和实车的试验结果进行比较,验证所建立的有限元模型的准确性,为整车开发和耐撞性设计奠定基础.     

应变率效应对整车侧碰仿真的影响研究

为了研究应变率效应对整车侧碰仿真的影响,建立了某紧凑型轿车侧面碰撞有限元仿真模型,对侧碰分析影响较大的关键零部件进行了不考虑应变率效应和考虑应变率效应的侧碰仿真计算,在侧围变形、B柱加速度及侧碰性能指标——关键部位的侵入量与侵入速度等方面与实验结果进行了对比,表明材料的应变率效应对整车侧碰仿真有较大影响。     

可脱落式前副车架结构仿真与试验

为应对日趋严格的被动安全法规和标准以及当前流行的短前悬设计带来的整车前碰空间不足的问题,提出可脱落式副车架设计方案。首次引入三阶等效波设计方法,基于某车型Euro NCAP前部偏置碰撞仿真结果提取前副车架连接点位置的载荷特征曲线,规划可脱落式副车架的失效时域;设计前副车架脱落方式及其零部件试验方案,采用CrachFEM失效模型对试验方案进行仿真,对比5轮试验与仿真结果发现：CrachFEM失效模型仿真与冲击试验中前副车架的拉脱失效力峰值的误差最大值为4.31%。 将优选脱落结构设计方案应用于该车型Euro NCAP前部偏置碰撞仿真计算,前副车架在规划时域内脱落,第三阶等效加速度a3降低11.83%,整车位移增大20 mm,整车归零时刻延长1.1 ms,因此该方案可有效改善该车型的前部高速耐碰撞性能。     

基于响应面法的汽车前防撞梁轻量化分析

将原来的汽车前防撞横梁材料替换成超高强度钢后,在确保低速碰撞性能基础上,利用响应面法进行轻量化分析.建立前防撞梁有限元模型,用LS-DYNA进行低速碰撞仿真.在此基础上以横梁和吸能盒的厚度作为变量进行试验设计.构建各项碰撞性能的2阶多项式响应面模型,并验证模型的有效性.以质量和吸能作为优化目标,建立多目标优化模型.与原设计相比,求出的优化方案在保证低速碰撞性能的基础上实现前防撞梁减重36%.     

汽车侧面碰撞CAE对标分析

为提高整车碰撞安全性能,针对LINCAP工况,将某新车型整车侧面碰撞CAE仿真与试验结果进行对标分析,通过对比可变形壁障及车身侧变形模式、车门变形轮廓曲线、关键点侵入速度等校对有限元模型,验证该侧面碰撞仿真模型的精度和建模方法的有效性.该对标分析可为新车型碰撞安全性能开发的CAE分析提供参考.     

土壤碰撞问题的刚-散耦合动力学分析

本文以探测器着陆行星土壤为背景,对土壤碰撞问题进行刚-散耦合动力学建模与仿真分析研究.结合离散元方法和多体动力学方法,对半球壳装置土壤跌落问题进行耦合动力学仿真.通过与实验结果及有限元仿真结果对比,验证所采用离散元方法的有效性.分析了颗粒场中颗粒尺寸、恢复系数、静摩擦系数等参数,对碰撞中物体和颗粒场的碰撞加速度、碰撞持续时间、振动波形等动力学响应的影响.本研究将拓展对刚-散耦合动力学问题的理论认识,为探测器着陆系统的设计提供技术支持.     

前排座椅参数设计对后排乘员的安全性仿真分析

为了研究前排座椅参数对后排乘员在正面碰撞时的安全性影响,使用碰撞软件MADYMO建立包括车体、5%女性假人、安全带在内的某款轿车后排乘员正面碰撞仿真模型。通过试验样车碰撞结果与模型仿真结果的对比,验证模型有效性。在此模型基础上,分析前排座椅头枕和靠背参数对后排乘员的HIC、胸部3ms、胸部压缩量和左右大腿力的损伤值影响,得到了前排座椅参数与后排乘员伤害值的关系,提出减小后排乘员伤害的方法。     

参数化列车碰撞平台的动力学建模与仿真

轨道车辆的设计过程中,有限元碰撞仿真方法建模复杂、修改周期长.为快速计算准确的列车碰撞响应,基于车辆-轨道耦合动力学理论,使用Matlab程序语言,建立参数化列车碰撞平台.根据实际参数,将车辆实体模型转化为数学模型,将连续轨道模型离散为弹性点支承模型;基于Hertz接触理论,使用向量法建立轮轨相互作用模型;将车钩缓冲装置、吸能防爬装置和悬挂装置的力学特性转化为非线性迟滞特性数学模型;采用修正双步长显式积分算法对参数化模型进行时域求解.将有限元仿真结果与参数化仿真结果在速度、加速度以及最大轮对抬升量方面进行对比,结果表明,两种模型的速度变化趋势相同,加速度绝对误差小于1m/s2,轮对抬升量峰值相对误差1.67％,各项指标的相对误差保持在10％以内,对参数化列车碰撞平台的准确性进行了验证.研究结果为揭示列车碰撞后的响应机理建立了仿真基础,为轨道车辆的耐撞性设计中参数的选定提供了一定的理论支撑.     

增高座椅性能参数影响及损伤仿真分析

为了降低儿童乘员在碰撞过程中胸部和头部的损伤率,对增高座椅儿童约束系统进行参数化分析。本文采用多体动力学软件MADYMO建立儿童乘员碰撞仿真模型,并按照FMVSS213法规验证模型的有效性。在此基础上,以头部质心合成加速度、头部损伤准则HIC36、胸部合成加速度为损伤指标,分析增高座椅与台车座椅之间的摩擦系数、汽车座椅安全带刚度、增高座椅在高度方向上变化对儿童损伤的影响,仿真结果表明:在增高座椅底面涂以摩擦材料以提高摩擦系数,适当提高安全带刚度及维持现有座椅高度可以显著减少儿童在碰撞过程中的头部和胸部损伤。     

基于SV2的汽车乘员约束系统仿真模型 可信度验证系统

针对汽车乘员约束系统仿真模型的可信度验证需要大量重复的数据处理和结果分析的问题,基于可信度验证系统（system of verification and validation, SV2）,将100%正碰、40%偏置碰和侧碰工况的分析流程固化,开发汽车乘员约束系统仿真模型可信度验证系统。对100%正碰工况进行试验验证,结果表明：新开发的仿真模型可信度验证系统对模型可信度验证能够提高90%的工作效率,自动生成分析报告,为仿真工程师提供模型改善建议。     

A numerical study of occupant responses and injuries in vehicular crashes into roadside barriers based on finite element simulations

Occupant responses and injuries are important considerations in the design and assessment of roadside safety devices such as barriers. Although incorporating occupant responses and injuries into the design of safety devices is highly recommended by the current safety regulations, there are limited studies that directly consider occupant responses and injuries. Crash test dummies are seldom equipped in the state-of-the-art crash testing of roadside barriers and thus occupant responses and injury risks are evaluated primarily based on vehicle responses. In the present work, occupant responses and injuries in automotive crash events were investigated by incorporating crash test dummies into the vehicle model that was used in the finite element (FE) simulations of roadside crashes. The FE models of a Ford F250 pickup truck and a Hybrid III 50th percentile crash test dummy were employed and a passive restraint system was developed in the FE model. The FE model was validated using existing experiments including a sled test and a full-frontal impact test. Simulations of the Ford F250 impacting a concrete barrier and a W-beam guardrail were conducted and the occupant responses were analyzed. Furthermore, occupant injuries were quantitatively estimated using occupant injury criteria based directly on dummy responses and compared to those based solely on vehicle responses. The correlations between vehicle responses and occupant injuries were studied.     

基于正碰CAE分析的车身纵梁结构优化设计

对某车型进行50 km/h、100%正面碰撞CAE仿真分析,发现车身前纵梁溃缩变形不充分,导致B柱加速度峰值超过45g目标要求。对前纵梁结构和前防撞梁吸能盒进行优化,由CAE分析可知：车身前纵梁结构变形得到明显改善,B柱加速度峰值降低到45g以下,满足目标要求。该优化可有效提高车身正面碰撞的安全性能。     

微型客车正面碰撞特性建模及仿真研究

该文利用Pam—Crash对某微型客车及乘员约束系统进行了建模及仿真研究，全面研究了该微型客车的正面碰撞特性，包括结构耐撞性和乘员安全性。整个建模过程分三个阶段：白车身建模；整车建模；整车及乘员约束系统建模，每个阶段都参照相应的试验条件进行了仿真计算，所得计算结果与试验结果基本吻合，表明所建立的微型客车及乘员约束系统模型是可信的、采用的建模和计算方法是正确的。这些仿真方法可为企业改善汽车的碰撞安全性或开发新产品提供参考。     

正碰假人胸部保护性能的影响因素分析

为分析50 km/h正面刚性壁障碰撞试验中影响乘员胸部保护性能的主要因素,用MADYMO建立某车型的正面碰撞模型,用Isight和全因子矩阵方法进行仿真分析,研究安全带限力值、安全气囊的点火时刻和气囊拉带长度等3个参数对胸部压缩量的影响.结果表明,安全带限力值是影响胸部压缩量的最主要参数.降低安全带限力值可减小胸部压缩量,但同时需要调节气囊点火时刻、气囊拉带长度等保证气囊刚度,避免头部HIC36值超标。     

2020版Euro NCAP碰撞MPDB测试对汽车设计的影响

2020版Euro NCAP更新了汽车碰撞安全试验工况。为研究新工况下的碰撞安全性,以不同质量的车辆作为研究对象,对比2020版Euro NCAP MPDB工况与现行ODB工况下被撞车辆的结构变形以及加速度波形的差异。研究表明:新工况与现行工况下的被撞车辆表现差异明显,对中小型车辆影响较大。针对分析结果提出改进思路,为新车型的碰撞安全性能研发提供参考。     

A new approach for optimizing automotive crashworthiness: concurrent usage of ANFIS and Taguchi method

Design optimization is presented for the crashworthiness improvement of an automotive body structure. The optimization objective was to improve automotive crashworthiness conditions according to the defined criterion (occupant chest deceleration) during a full frontal impact. The controllable factors used in this study consisted of six internal parts of the vehicle’s frontal structure in a condition that their thickness was the “design parameter”. First using the Taguchi method, this study analyzed the optimum conditions in discontinuous design area and impact factors and their optimal levels of design objectives were obtained by analyzing the experimental results. Next to model a precise understanding of the explicit mathematical input–output relationship, fuzzy logic is utilized which make use of full factorial design set of experimental test cases resulted from Taguchi predicting formulations. Interestingly, the optimum conditions for automotive crashworthiness occurred with 2.72 % improvement in the defined crashworthiness criterion in comparison with the baseline design while selected structural parts experienced mass reduction by 8.23 %.     

基于隐式参数化的车身多学科轻量化设计

为实现整车综合性能的快速方案验证和优化设计,在新车型设计阶段构建车身隐式参数化模型,并对其进行模态、刚度和安全等综合性能计算,验证参数化模型的有效性。基于灵敏度分析、试验设计（design of experiments, DOE）方法和近似模型优化等策略,对某白车身进行多学科轻量化设计。优化设计结果表明,白车身的模态、刚度和安全性能均满足设计要求。     

车联网络通过两级量化自适应卡尔曼滤波实现车辆状态预测

随着城市化和机动化的快速发展,交通安全越来越受到人们的关注。利用车载网络系统获取车载数据来预测车辆下一时刻的车载状态,对于提高运输路段的交通安全起着重要作用。文中提出一种基于自回归滑动平均(Auto-Regressice Mo-ving Average,ARMA)模型的两级量化自适应卡尔曼滤波算法,来预测车辆的行车状态(行驶的方向、行驶的车道、车辆的速度和加速度)。首先,开发了一个车载网络系统,通过交换车载单元(On-Board Unit,OBU)和路边单元(Roadside Unit,RSU)之间的交通数据来获取车辆数据;然后,通过配置在路边单元的边缘云服务器来预测车辆状态;最后,边缘服务器把预测到的状态信息广播给其他路边单元,以便交叉口其他车辆获取车辆信息。实验结果验证了用于预测加速度的自回归移动平均模型的有效性。此外,文中还评估了所提算法的有效性。与其他3种预测算法相比,所提算法的速度预测精度分别提高了90.62%,89.81%,82.76%,这说明该算法在车载网络中能有效预测车辆状态。