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.     

直升机约束系统参数设计与乘员损伤研究

为提高直升机坠撞时约束系统对乘员的保护能力,参照现有汽车约束系统设计方法,对某直升机的约束系统进行开发。通过建立直升机驾驶舱和约束系统有限元模型,研究坠撞工况下乘员的姿态变化,对乘员损伤情况进行评估。根据约束系统各参数灵敏度分析结果,确定影响乘员伤害指标(WIC)最大的4个参数,利用正交试验和极差分析,分析各约束参数对乘员损伤的影响,并获得具有最低WIC值的设计参数,优化后的乘员WIC值较优化前降低了8.80%。     

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。     

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。     

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.     

基于BP神经网络的气囊点火算法模型

通过建立完整的车体-乘员-约束系统仿真分析模型,将BP神经网络模块嵌入到仿真分析流程中,在产品开发阶段实现了气囊点火算法的验证。本算法模型在对网络进行训练的基础上,以不同碰撞速度的正面刚性墙碰撞分析模型为研究对象,建立了车体加速度与乘员位移之间的数学模型,实现了随机输入车体加速度曲线即可获取乘员位移曲线,计算结果与仿真分析结果吻合,为进一步研究气囊点火优化算法奠定了基础。     

基于BP神经网络的气囊点火算法模型

通过建立完整的车体-乘员-约束系统仿真分析模型,将BP神经网络模块嵌入到仿真分析流程中,在产品开发阶段实现了气囊点火算法的验证。本算法模型在对网络进行训练的基础上,以不同碰撞速度的正面刚性墙碰撞分析模型为研究对象,建立了车体加速度与乘员位移之间的数学模型,实现了随机输入车体加速度曲线即可获取乘员位移曲线,计算结果与仿真分析结果吻合,为进一步研究气囊点火优化算法奠定了基础。     

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.     

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。     

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。     

约束系统特性对乘员碰撞响应影响的仿真研究

　Aim　To study the influence of restraint system performance upon the occupant's response during impact, and provide a scientific base for occupant restraint system design. Methods In the light of basic theory of multibody system dynamics and impact dynamics on the basis of classical theory of impact, R-W method is adopted to construct the vehicle-occupant system model consisting of fourteen rigid bodies, thirty seven DOFs and slip joints for the simulation. A software named SVC3D(3-dimensional simulation of vehicle crash) is developed in the FORTRAN language. Results The results of simulation have a good coincidence with those of tests and the restraint system with low elongation webbing and equipped with pretensioner provides better restraint effect for the occupant. Conclusion The model of vehicle-occupant multibody system and SVC3D are suitable for use. Occupant should be belted with low elongation webbing to a certain degree and occupant restraint system should be equipped with pretensioner.     

Grey Relational Analysis Coupled with Principal Component Analysis Method For Optimization Design of Novel Crash Box Structure

Crashworthiness and lightweight optimization design of the crash box are studied in this paper. For the initial model, a physical test was performed to verify the model. Then, a parametric model using mesh morphing technology is used to optimize and decrease the maximum collision force (MCF) and increase specific energy absorption (SEA) while ensure mass is not increased. Because MCF and SEA are two conflicting objectives, grey relational analysis (GRA) and principal component analysis (PCA) are employed for design optimization of the crash box. Furthermore, multi-objective analysis can convert to a single objective using the grey relational grade (GRG) simultaneously, hence, the proposed method can obtain the optimal combination of design parameters for the crash box. It can be concluded that the proposed method decreases the MCF and weight to 16.7% and 29.4% respectively, while increasing SEA to 16.4%. Meanwhile, the proposed method in comparison to the conventional NSGA-Ⅱ method, reduces the time cost by 103%. Hence, the proposed method can be properly applied to the optimization of the crash box.     

汽车前碰撞中安全带约束效率

通过引入安全带的当量刚度、当量冗余度及当量滑移系数,建立了安全带力学模型。在此基础上,以Ｐａｒｔ５７２Ｄ型标准假人为例,研究了不同安全带形式、刚度、冗余度对人体保护作用的影响。     

基于机构动力学-控制系统协同仿真与优化的凸轮廓线优化设计

为了降低高速吹瓶机中凸轮机构带动的模具合模时出现的接触力,提出了基于机构动力学-控制系统协同仿真和优化的凸轮廓线优化设计方法.首先,建立吹瓶机模具运动控制系统模型,目标函数是在最大接触力约束下运动时间最短.其次,根据赫兹接触理论中接触力与变形量的关系,引入位移状态变量,将高速无冲击凸轮廓线设计问题转化为位移无超调的最速...     

参数化诱导槽设计的吸能盒结构抗撞性多目标优化

针对车身前部抗撞部件吸能盒结构的常见的方形截面薄壁锥管,研究了其在低速冲击工况下的最佳抗撞性能模型优化。将压溃力效率及比吸能作为评价指标,建立加权组合形式的多目标优化模型。分析研究分布设置诱导槽对结构吸能与压溃力的影响,选择诱导槽设定的可行区域。以槽的个数、非均匀分布的槽间距离及槽的深度等作为优化参数,合理选取样本点后,分别应用三次多项式响应面法及径向基法构建其有效代理模型,并采用粒子群法进行优化设计,得出使结构最优的诱导槽位置分布及数量。仿真分析验证了本文方法的有效性。     

汽车碰撞仿真研究进展

针对碰撞仿真技术已广泛用于汽车碰撞安全性能预测和优化设计中的情况,对国内外碰撞仿真理论、技术及经验的研究成果进行了综述.介绍了多时间尺度计算法、非对称性有限单元法、ASI-GAUSS法、BWH和RTCL准则及碰撞下焊接属性的设置.总结了碰撞仿真技术的经验及碰撞仿真建模过程中关键问题的处理方式.简述了依据碰撞法规开展整车碰撞仿真分析及其改进的研究成果.阐述了零部件碰撞仿真分析和优化设计的研究成果.指出可应用仿真工具进行碰撞概念性设计,开发多域接触技术,构建瞬态本构关系材料库,开发对碰撞过程进行优化设计的有限元优化模块等.