乘员约束系统参数筛选与正交试验优化设计

为了在汽车碰撞测试中获得较高的分值,需要对乘员约束系统进行参数筛选与优化设计。初步挑选出对乘员约束系统影响较大的7个参数,然后由WIC加权法则、一阶响应面法结合7因素2水平的正交试验设计筛选出4个优化设计参数即排气孔面积A、限力值L、安全带延伸率B和预紧力N。再采用4因素5水平的正交试验优化这4个设计参数,因正交试验不是全面试验,对试验结果采取直接观察找出的组合不能完全保证就是最优组合,所以需要进行极差分析和方差分析。由极差分析法和方差分析法综合权衡后选择最优组合A5L1B1N5,比较了优化前后的假人x向胸部减速度等图形曲线,结果表明:WIC和HIC等主要伤害指标值得到下降,同时胸部x向减速度峰值与设计计算的峰值接近;优化后的乘员约束系统性能得到了明显的改善。     

基于HyperStudy的乘员约束系统参数优化

在Madymo中建立了乘员约束系统模型,运用实验设计、近似代理模型技术及自适应响应面法对乘员约束系统参数进行优化,使得对乘员的伤害指标值降到最小。仿真结果表明,该优化方法减少了实验次数,节省了计算时间,同时保证了优化精度,优化WIC值减小了24.37%,其他各项指标均在法规要求的范围以内。     

民用飞机客舱立柱耐坠撞特性结构优化设计

目前为了提高乘员的生存能力,民用飞机的耐坠撞性能受到越来越多重视.同时,对耐坠撞性能的结构优化设计研究也越来越广泛,客舱地板立柱就是其中很重要的吸能部件.本文参考典型的在役民用飞机客舱地板立柱结构设计经验,同时进行耐坠撞特性分析,进行结构优化设计,提供了一种飞机耐坠撞特性结构优化思路.     

通用飞机乘员座椅适坠性设计

本报告概述了通用类乘员座椅适坠性的设计要求,讨论了适坠性座椅的设计思路,包括吸能方式的确定、约束形式的选择,分析了影响通用飞机乘员座椅适坠性的主要因素.     

微型客车概念设计阶段车身结构抗撞性分析

提出了应用车辆结构正面抗撞性的参数化模型进行微型客车概念设计的方法。分析了底部吸能结构的主要刚度参数的变化对乘员舱变形、车体减速度和底部吸能特性的影响,阐述了在概念设计阶段运用参数化模型控制底部吸能结构吸能特性及与乘员舱刚度参数的匹配,从而保证整车的正面抗撞性能。给出了微型客车概念设计阶段车身结构抗撞性设计指标、设计过程与方法,实现了通过参数化模型来快速确定正面碰撞时车身各部分的吸能指标,从而为详细结构设计提供重要依据。     

飞机座椅竖向冲击数值模拟研究

建立三维数值模拟模型,包括飞机座椅、乘客及约束系统,能够直观的反应坠撞过程中各分系统所起的作用.结合坠落姿态和坠撞条件,本文对飞机座椅做出了合理的简化,模拟了座椅、假人及约束系统在14g竖向冲击过载下的动态过程,与试验结果进行了对比,基本上吻合.     

微型电动汽车正面碰撞约束系统匹配研究

目前对微型电动汽车相关研究逐渐增多,但碰撞安全性能方面的研究相对较少。基于国内某款微型电动汽车在进行49 km/h正面碰撞后车内Hybrid Ⅲ 50th男性假人伤害程度较高的问题,对该车约束系统的参数匹配进行优化处理。参考相关规范对驾乘人员的保护要求,以仿真分析结果中的头部伤害指标HIC、头部累积3 ms合成加速度、加权综合损伤数值WIC为研究指标,进行极差分析来综合选取参数及水平值;通过正交试验进行优化设计仿真,最终得出最佳约束系统的最佳参数匹配方式,使得微型电动汽车在发生碰撞事故时驾驶员头部位置的伤害得到降低,同时维持或降低胸部和下肢伤害水平,综合损伤也得到降低。结果表明优化后的该约束系统可达到对驾驶员最优的保护效果。     

客车侧翻乘员防护座椅系统

为提高客车侧翻事故中对乘员的保护能力,减少或避免乘员损伤,根据客车侧翻中乘员的运动状态、损伤机理和损伤程度评价,提出了具有主动倾斜约束的ARS(active-tilting restraint system)安全座椅系统.结合ECE R66法规,建立了车身段结构-约束系统-乘员组合有限元模型,计算分析了客车侧翻时座椅约束系统对乘员不同运动行为状态下的乘员损伤和防护作用.与原座椅系统的对比分析可知,ARS座椅在客车侧翻时有效地约束了乘员的运动轨迹确保其在生存空间内,避免了被撞击侧乘员超出生存空间而受到损伤,且乘员的头部和胸部等损伤指标HIC(head injury criteria)和TTI(thoracic trauma index)均得到有效改善.研究结果表明:ARS座椅在客车侧翻中施加相对于翻转运动的回正作用能有效保证乘员的生存空间,同时经约束客车乘员的运动状态提高了其损伤防护能力.     

微型客车约束系统参数对乘员碰撞响应的影响

建立了国内某微型客车乘员约束系统碰撞过程的仿真模型 ;分析了安全带和安全气囊系统在前碰撞中对乘员的保护作用 ,针对安全带和安全气囊的某些敏感参数以及两者的配合使用等情况进行了碰撞过程的动态仿真计算 ;给出了相应的乘员响应曲线和伤害指标 ;同时得出了不同约束情况对该微型车乘员保护效能的相关结论。     

人工神经网络在乘员约束系统中的应用

建立正面碰撞乘员约束系统空间模型,通过实车碰撞试验验证了模型的正确性.结合均匀试验设计方法,分别建立3种人工神经网络拟合乘员伤害,网络结构经过优化和训练后使用遗传算法寻优,优化后的参数使得约束系统的保护性能得到显著改善.优化结果表明:RBF网络和GRNN网络对乘员约束系统的拟合效果较好,预测精度较高.     

乘员约束系统模型的建立及参数优化

利用MADYMO软件建立了乘员约束系统的模型,整个模型包括车体、安全带、安全气囊和假人。模型经过验证后与试验数据相比较符合要求,利用验证后的模型对约束系统的参数应用正交试验设计的方法进行了优化。     

底部爆炸条件下车内乘员的腹部损伤

为了解车辆发生底部爆炸时乘员腹部致伤机制及损伤风险,构建了包含乘员、车体结构和爆炸流场的有限元仿真模型,研究了6 kg TNT爆炸当量下乘员胸腹部器官的动力学响应,对比了座椅冲击、地板冲击及安全带约束作用对腹部压力的影响,并基于实质性脏器平均应变能密度和腹部血管压力变化率两个指标分析了乘员腹部损伤风险。在冲击过程中,座椅推动乘员向上运动,造成腹部扩张;当乘员与座椅分离后,安全带限制了乘员向上运动,造成腹部收缩。仿真结果表明:座椅冲击对乘员腹部压力影响最大,其次为安全带约束作用;在本文模型中,乘员腹部血管压力变化率峰值为2.1 kPa/ms,腹部脏器发生损伤的风险较低。本文研究结果可为车辆防护设计提供参考。     

基于TESW的正面碰撞建模理论与验证

为了研究碰撞安全设计中乘员胸部减速度峰值大小与乘员约束系统、初始碰撞速度、车体结构和乘员响应之间的关系,以线性弹簧刚度k模拟乘员约束系统,并建立正面碰撞模型.在保持最大动态变形量C和反弹时间t相等的特征下,采取简化的尖顶等效方形波TESW（tipped equivalent square wave）拟合实际碰撞中的车体减速度,计算质心时间等参数确定波型TESW的关键点.详细推导了基于尖顶等效方形波TESW的胸车动力方程并进行求解,比较了基于TESW的胸部减速度与实际胸部减速度,进一步加深了基于TESW的正面碰撞理论.结果表明：基于正面碰撞的TESW建模理论是正确的,且可以指导实际车体乘员约束系统的初步设计.     

S-76C型直升机主桨振动的成因分析及调整方法

直升机的振动不仅会影响驾驶员的工作和乘员的舒适度,对直升机的安全也有极大的影响,本文结合笔者实际工作,对S-76C型直升机主桨振动的成因和解决方法进行探讨.     

新型纵向卧铺结构被动安全性仿真分析与评估

新型纵向卧铺采用中央通道设计且两侧布置卧铺单元,具有相对独立的上、下层纵向单元使乘员与车辆运行方向保持一致。碰撞事故中,与横向卧铺中乘员姿态和接触响应相比,纵向卧铺将反映结构不同的被动安全防护性能。依据拟人仿真试验为核心的旅客界面结构被动安全评估方法,分析了纵向卧铺在旅客界面结构设计中的特点,建立了带有假人的纵向卧铺单元碰撞场景及有限元模型,以标准载荷为边界条件实现碰撞过程的仿真计算。分析了假人姿态响应及损伤指标评估结构对乘员的被动安全防护能力并对比了25T型列车横向卧铺结构。结果表明:纵向卧铺碰撞场景中,正向载荷下假人损伤指标超过标准限值(头部HIC15值为626、颈部Nij值为2.5);反向载荷下,假人腿部股骨最大轴向压力(6.4 kN)超过标准限值;由于结构设计的根本性改变,假人在纵向和横向卧铺结构中均不能完全避免碰撞损伤且损伤位置、数量和程度不同,而纵向卧铺结构一定程度上约束乘员的"自由运动",有利于降低乘员二次碰撞的损伤风险。     

基于乘员胸部保护的正面碰撞波形多目标优化

基于碰撞能量守恒原理,将正面碰撞波形简化成参数化两阶梯形等效波形,借助正交试验设计方法和多目标优化设计平台(modeFRONTIER),研究了这些特征参数对乘员胸部损伤的影响.优化结果表明:运用多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化出合理的正面碰撞波形,提高了乘员胸部的保护效果.     

汽车正面碰撞中驾驶人应急姿态下的损伤影响分析

为研究汽车100%正面碰撞事故中驾驶人应急姿态对损伤的影响, 根据实车碰撞试验数据, 建立“车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统”MADYMO仿真模型, 并进行有效性验证。利用建立的仿真模型, 定位假人并调整参数, 进行车速为64 km/h的100%正面碰撞, 先后对临碰撞时驾驶人的4种典型应急姿态进行碰撞仿真, 然后对比分析驾驶人头部、胸部加速度以及损伤值。结果表明:在几种典型应急姿态下, 驾驶人处于缩回姿态时, 其头部会与方向盘发生直接接触, 造成严重损伤, 而胸部受安全带约束, 损伤差异不大; 而在临碰撞驾驶员保持正常坐姿时, 驾驶员损伤最小, 此时约束系统可达到最佳保护效果。     

安全带和安全气囊对乘员胸部的影响

针对安全带及安全气囊在碰撞过程中会给乘员胸部带来巨大压力的问题,用中国新车评价规程C-NCAP对某车型进行正面碰撞仿真试验,仿真模型通过控制气囊和安全带的作用时间来改善乘员的胸部压缩量.对比模拟结果与试验结果表明,安全带限力值和气囊的点火时间是影响胸部压缩量的主要影响参数.在调整安全带限力值的同时,需要调节气囊点火时间来保证气囊刚度,使其对乘员胸部压缩量的影响平均化、分散化,从而降低乘员胸部的压缩量,以给乘员更好的保护.     

某直升机旋翼动平衡试验台结构动力学分析

运用有限元软件ANSYS对直升机旋翼动平衡试验台系统的振动与响应特性进行比较全面的分析,以准确反映试验台系统在电机传动系统带动直升机旋翼旋转时产生的一定频率的力对系统与系统中各部件的影响,从而为避免系统因共振等原因造成的损坏在理论上提供参考,为改进设计提供依据.     

双级发生器乘员侧安全气囊系统性能仿真研究

利用计算机仿真方法研究了双级气体发生器乘员侧安全气囊系统的约束性能以及对不同身材乘员的保护性。针对不同的双级发生器能量分配、卸荷孔直径以及两级发生器的延迟时间,进行第50百分位和第5百分位乘员不系安全带48km／h和系安全带56km／h高速滑台碰撞试验仿真,并对试验仿真结果对比分析,结果表明双级安全气囊系统在高速碰撞保护性能和减少离位乘员的伤害性方面与传统单级相比有了很大的提高。