膝部气囊对正面碰撞中驾驶员下肢保护性能研究

在正面碰撞中,驾驶员下肢可能会与仪表板下本体直接接触,导致其伤害指标较高,而膝部气囊可对驾驶员下肢起到一定的保护效果。在MADYMO建立某车型的正面全宽碰撞的驾驶员模型,并针对该车型设计了膝部气囊。基于C-NCAP 2018版管理规程,对比了无膝部气囊和有膝部气囊的仿真结果,发现添加膝部气囊后其WIC值下降了3.1%。并通过正交试验对膝部气囊进行优化,结果表明,优化后的WIC值下降了3.53%,进一步提升了膝部气囊的保护效果。     

某大客车正面碰撞仿真分析及结构优化设计

建立了某12 m客车的正面碰撞有限元模型,计算分析了大客车正面碰撞过程。针对客车前部结构的变形及驾驶员生存空间被侵入较严重的情况,对客车前部骨架结构进行优化并增加吸能装置。分析结果表明,优化方案有效减少了碰撞时客车前部结构的变形及驾驶员生存空间的侵入量,降低撞击加速度峰值,提高客车的碰撞安全性能。     

气囊式火星着陆器稳健性优化设计

气囊式火星着陆器结构复杂,关键参数多,工况极端,不确定因素多且可靠性要求高。针对气囊式火星着陆器优化设计中的计算效率问题,采用基于超级计算平台并行分布式计算技术与稳健性优化设计理论的多目标稳健性优化方法对复杂气囊系统进行了稳健性优化设计。结果表明：超级计算平台的应用使稳健性优化的计算效率得到了显著提升;稳健优化设计后的气囊式火星着陆系统的可靠性有明显改善。     

折叠气囊式机车碰撞试验台加速能力的研究

以折叠气囊式机车碰撞试验台为研究对象,分别对2种不同材质(柔性和弹性)的气囊进行充气推动实验,在对比后确定采用曲囊式空气弹簧的橡胶囊体作为试验台的推动气囊。通过单个GF150/298-3橡胶气囊加速能力的推动测试,得到单气囊实验台的加速能力。根据多个橡胶气囊以并联、串联方式组合后推动车体可获得的最大速度具有非线性叠加的特点,若将GF580/384-3型气囊通过9级并联、9组串联并以0.7 MPa的囊内压力推动车体,可将25 t的车体加速到39.57 km/h,能达到EN15227标准中对机车车辆的碰撞测试要求。     

船舶气囊下水过程中气囊动态压力测试与研究

为研究船舶气囊下水过程气囊压力的动态变化过程,研制了专用的压力测试仪,对某18000 t散货船在气囊下水过程中的8个气囊压力变化分别进行了测试.通过对测试结果的分析表明:该船舶在气囊下水过程中,气囊最高压力低于气囊许用过载压力,而且持续时间较短,对于气囊而言是安全可靠的.     

汽车前纵梁薄壁结构碰撞仿真及优化设计研究

针对前纵梁现有结构吸能特性的不足,对其结构进行了改进,使前纵梁在正面碰撞过程中吸收更多能量。根据前纵梁板厚、焊点的间距及焊点大小等设计参数,建立了前纵梁正面碰撞的有限元模型。采用HyperMesh和LS-DYNA软件,对前纵梁碰撞过程进行了模拟仿真。通过加诱导槽及加加强板的方式,对前纵梁结构进行了优化。研究结果表明,优化后的前纵梁单位质量吸收的能量提高了63.3%。通过该方法使前纵梁提高了吸能特性,降低了车辆碰撞对乘客造成的损害。     

大客车车身骨架多学科协同优化设计

对某全承载大客车车身骨架结构进行包括轻量化、刚度、强度、振动模态和翻滚的多学科设计优化,以提高客车的综合性能.为克服客车翻滚分析的高度非线性带来的寻优困难,并解决结构有限元分析的低效问题,建立各学科的近似模型.首先建立大客车车身结构有限元模型,其中刚度、强度以及振动模态分析由Msc.Nastran完成,翻滚分析由显式动力学软件Ls-dyna完成.其次结合工艺要求和灵敏度分析结果,选择出各学科的设计变量,用优化的拉丁方方法完成试验设计.在此基础上,采用响应面方法建立各学科结构响应的近似模型.建立客车车身骨架结构的多学科优化模型,并用协同优化方法求解.结果显示,优化后的设计方案在轻量化、刚度、强度、模态振动和翻滚安全性方面均优于原设计方案.     

乘用车前排人员膝部伤害测试方法的研究

伴随着汽车行业的发展,经过安全性设计的仪表板也成为保护乘员的重要零部件之一,而衡量仪表板安全程度的重要指标就是前排人员的膝部伤害.通过对国内外强制性以及不同评价标准体系的研究,提出一种可模拟实车碰撞情况的前排人员膝部伤害台架试验.该试验方法采用ENCOPIM直线冲击系统,将50％HybridⅢ型假人的腿部模块作为冲击部...     

正面碰撞中轿车前排头枕气囊对后排乘员的保护影响分析

提出了头枕安全气囊的设想:在前排座椅头枕内部增设安全气囊,在正面碰撞中该气囊打开并迅速膨胀,在后排乘员头部与座椅间形成气垫,并吸收碰撞能量,避免头部与前排头枕或靠背发生二次碰撞,从而达到减轻乘员伤害的目的。为此,以某型轿车相关尺寸与性能参数为依据,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了后排乘员约束系统仿真模型,并经试验验证。仿真结果表明:相比于普通前排座椅,头枕气囊能够使后排乘员头部伤害值HIC15下降66.4%,颈部枕骨伸张弯矩下降63.9%,而胸部伤害值T3MS仅增加5.5%。     

气囊折叠方式对CAB气囊起爆影响的研究

本文以某项目的CAB气囊开发为实例,简述了CAB气囊开发过程。并以后排CAB气囊展开速度快慢为切入点,验证不同CAB气囊折叠方式对气囊后排展开速度的影响,并设计了一种台车试验验证方法来验证,最终能够达到C-NCAP中对于CAB气囊的保护要求。     

某右舵车型正面碰撞优化分析

针对某右舵车型在正面碰撞试验中出现前围侵入、转向管柱、CCB位置侵入较大问题进行分析,并提出解决问题的优化方案。通过运用Hypermesh及LS-Dyna软件进行整车碰撞仿真分析,优化后前围等车身关键位置侵入量均得到改善,前围最大侵入量由原来的269 mm减小到223 mm,转向管柱后移量由94 mm减小到30 mm,结果表明:优化真空助力器及制动踏板的布置位置同时加强乘员舱结构的方案是合理的。     

全向式多室连通火星着陆缓冲气囊的多目标优化设计

针对基于地面模拟试验传统设计方法难以对全向式多室连通气囊进行优化设计的问题,采用基于有限元仿真、试验及多目标优化相结合的方法对该气囊系统进行了优化设计。在优化设计过程中,建立了可以分析全向式多室连通气囊(包裹了着陆探测器)的火星着陆缓冲过程的有限元模型,并进行了部分冲击试验,验证了该模型的准确性;然后基于有限元仿真结果,构建了目标函数的多项式代理模型;根据该模型,运用多目遗传算法对气囊系统进行了优化设计,系统的轻量化与单位质量吸能性能得到显著提高。该研究方法对全向式多室连通火星着陆缓冲气囊及其类似装备的设计具有很好的指导意义。     

基于混合近似模型的汽车正面碰撞耐撞性优化设计

以汽车前部结构主要零件的厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计方法生成100个汽车正面碰撞有限元仿真模型样本数据并进行计算,对计算结果应用Kriging模型、最小二乘响应面模型、径向基函数模型构建前部结构质量、B柱加速度最大值和前部结构最大吸能相对于各部件厚度的三种近似模型。以B柱加速度最大值为目标,约束前部结构最大吸能、前部结构零件质量及各零件厚度,利用模拟退火算法和三种空间密集撒点优化搜索方法,最终得到一组最优的前部零件厚度组合,使得B柱加速度最大值最小。研究表明,该方法计算精度和效率较好地满足了耐撞性工程设计的需求。     

基于偏置碰撞工况汽车前纵梁结构优化设计

偏置碰撞工况发生时,前纵梁将出现折弯变形,严重影响其承载吸能作用的发挥.根据偏置碰撞的特点,搭建车辆正面40％可变形壁障碰撞仿真分析模型,选取三种不同的初速度50km/h、56km/h和60km/h进行分析,获取车身和前舱总成的变形过程;基于分析结果,对前纵梁弯曲变形的吸能过程和失效特点进行分析;采用引导槽和约束板相结合的结构形式对前纵梁进行优化设计,并对尺寸参数进行设计;基于碰撞模型,对优化前后的车辆安全性进行对比分析.结果可知:前纵梁弯曲失效中,向外胀形和向内径缩交替出现的变形形式可以提升承载能力;引导槽式结构和约束板结合的设计形式,可以提升前纵梁发生弯曲变形时的承载能力;引导板的布置间距应为外胀变形与径缩变形模式的波长之和;优化后,碰撞加速度、变形模式和各测点的侵入量均有明显的提升变化,各测点侵入量均较小,离合踏板侵入量在前纵梁改进后侵入量得到明显减小约为10％左右;纵梁前段优化结构的吸能特性己经充分发挥;分析结论为同类设计提供重要参考.     

驾驶员安全气囊的仿真优化

在MADYMO中建立安全气囊的模型,并应用PSM子结构方法建立了车人的简要模型。通过计算机仿真数据与实验进行了对比,并在此基础上从气囊直径,排气孔直径,气流率三个方面对安全气囊进行了优化,使其在正面碰撞中对驾驶员的保护作用有了明显提高。     

某低配轿车驾驶员头部保护方案优化设计

对未配备气囊,采用普通三点式安全带的某低配轿车驾驶员头部的保护方案进行了研究。通过MADYMO仿真计算与DOE试验设计相结合的方法,对低配轿车驾驶员头部保护进行优化设计,通过调整织物延伸率、调节安全带限力等级,得到理想的安全带优化参数,物理滑台试验验证结果显示该优化方案有效降低了驾驶员头部伤害,满足了法规要求。该项目优化方案切实可行,为其他类似车型乘员约束系统优化提供了有效借鉴。     

基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究

建立了某大型客车车身骨架FE模型,获取了自由模态参数以及静态弯曲和扭转工况下的刚度和强度特性。基于分析结果,对车身骨架结构形式进行了改进。利用优化设计方法,建立了以客车薄壁梁厚度为设计变量,车身总体积和表征车身刚度的状态量为响应的优化模型。通过对影响车身轻量化和力学性能指标构件的灵敏度分析,筛选了设计变量,重新建立了以车身骨架总体积最小为目标的优化模型,得到了轻量化效果明显的优化方案。最后对轻量化模型进行典型工况分析,与初始模型进行了对比,验证了优化方案的可行性。     

基于Altair-OptiStruct的客车车身结构拓扑优化设计

采用Altair-OptiStruct对某型客车车身结构进行拓扑优化计算,实现客车车身结构轻量化设计。根据优化空间最大化的原则,建立车身拓扑优化模型,然后分别对弯曲工况和弯扭组合工况进行车身结构拓扑计算,最后对新的车身结构性能进行验证评价。结果表明:拓扑优化后的车身骨架性能得到了提高、质量减少3.8%,优化结果可为客车轻量化设计提供参考。     

基于BB-MOPSO算法的微型车前纵梁优化

前纵梁作为汽车正面碰撞中主要的吸能和变形结构在汽车安全问题中具有重要研究意义。选取某微型车前纵梁结构为研究对象进行厚度优化设计。首先利用最优拉丁超立方的方法进行设计变量样本空间的设计,然后在已经建立好的整车模型中进行相关参数修改并进行仿真计算,并根据输出数据建立整车瞬时加速度及前纵梁比吸能的二阶响应面代理模型。应用多目标骨干粒子群(Barebones Multi-Objective Particle Swarm Optimization,BB-MOPSO)算法采用自编MATLAB代码得到了分布均匀的瞬时加速度以及前纵梁比吸能的Pareto前沿。该算法在车辆结构优化问题中的使用有效的避免了目前被广泛使用的NSGA-Ⅱ算法Pareto前沿分布均匀性差的不足。最终前纵梁比吸能提高了16.2%,整车正碰瞬时加速度减小了3.6%,前纵梁质量减轻6%,在提高了汽车安全性的同时保证了轻量化。