小型电动汽车正面碰撞的约束系统关键设计

基于某小型电动汽车在正面100%刚性实车碰撞试验中,乘员头部、颈部、胸部及腿部受到伤害较大的问题进行约束系统关键设计,主要是对约束系统参数进行匹配以及对仪表板吸能部位结构进行改进,达到降低乘员伤害的目的,提升约束系统对乘员的整体保护效果。     

基于HHT和BP神经网络的正面柱碰安全气囊算法研究

为提高正面柱碰撞事故中安全气囊对乘员的保护作用,通过HHT处理分析了正面柱碰撞事故类型并获得识别正面柱碰的四个特征参数.结合特征参数变量,通过BP神经网络开发了一种新型安全气囊算法.通过台车试验验证了该算法的有效性.该算法可以准确的鉴别汽车碰撞中的柱碰撞和正面碰撞,及时展开安全气囊,从而提高了安全气囊对乘员的保护性能.     

汽车正面碰撞中人体坐姿对驾驶员伤害的分析

利用MADYMO软件建立某一车型正面碰撞时乘员约束系统模型,利用模型分析研究人体坐姿前倾角对驾驶员伤害的影响,并以试验数据对仿真结果进行验证。结果表明:当坐姿前倾角小于10°时,倾角越大,气囊保护效果越好;前倾角超过15°,安全气囊则会失去保护作用。     

汽车座椅坐垫倾角对正面碰撞乘员保护影响分析

提出在汽车乘员约束系统中增设座椅坐垫倾角调节机构,在汽车正面碰撞前或正面碰撞中增大座椅坐垫与车身地板的夹角,利用座椅坐垫在乘员的重心前方形成有效约束,从而减轻乘员伤害的设想。为此,以某型轿车驾驶区相关尺寸参数和性能参数为依据,采用MADYMO分析软件建立汽车正面碰撞仿真分析模型,并经试验验证。采用不同座椅坐垫倾角进行仿真分析,结果表明,当采用25座椅坐垫倾角时头部损伤下降21.4%,胸部损伤下降16.6%,而髋部损伤仅仅增加8.2%,腿部损伤依然较低。因此,在汽车乘员约束系统中增设座椅坐垫倾角调节机构能够有效地减少乘员的伤害。     

基于正面碰撞安全性的PHEV乘员约束系统的优化和实验

以某款Plug-in混合动力电动汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)的正面碰撞安全性为研究目标,针对设计结构和整车质量的变化可能导致原型车已经匹配好的乘员约束系统无法提供最优保护的情况,基于RBF神经网络算法,对PHEV的正面碰撞乘员约束系统的相关参数进行分析和优化,以降低假人头部、颈部和胸部的伤害值为目标,建立了PHEV的正面碰撞试验乘员约束系统仿真计算模型,通过仿真计算和实车正面碰撞试验,验证了优化后的乘员约束系统具有更好的被动安全性能。     

基于多工况的汽车碰撞乘员约束系统参数匹配的研究

针对单一工况匹配的安全气囊系统不仅在其他工况下不能保证对乘员的保护效能,而且还极有可能产生更大的伤害。以国产某轿车为例,建立该车的前排乘员侧约束系统的数学仿真模型,针对美国FMVSS208法规所要求的正面刚性固定壁障垂直碰撞的四种工况进行乘员响应的仿真计算,并对该车的约束系统参数进行多工况优化,同时提出了基于多工况的乘员约束系统参数优化方法。所提方法能够使乘员约束系统在不增加配置的基础上,满足更多种工况下的假人伤害值要求。     

汽车正面碰撞乘员约束系统的安全性分析

根据正面碰撞乘员约束系统的结构,简要地介绍了某车型中乘员约束系统各部件的模型的建立。并对建立好的模型进行了仿真分析,假人的伤害情况结果表明,该车型的乘员约束系统对乘员起到了很好的保护作用。     

大客车前碰撞中驾驶员膝部气囊优化设计研究

在大客车前碰撞中,由于前围产生较大侵入变形,极易造成驾驶员下肢损伤。为减少驾驶员下肢损伤风险,设计了一种驾驶员膝部安全气囊,并采用计算机仿真方法对气囊进行了优化分析研究。首先,利用Hypermesh建立12 m大客车的有限元模型,并对其进行正面碰撞模拟,验证了客车模型的可行性,且得到驾驶员座椅下方加速度曲线。然后,用MADYMO动力学软件建立了该大客车驾驶员约束系统的前碰撞模型,模型包含客车驾驶舱、驾驶员座椅、三点式安全带、转向系统、和膝部安全气囊。进而将有限元客车整车正面碰撞模拟获得的加速度曲线作为MADYMO碰撞模型的输入载荷条件,分析了安全带和膝部气囊的八个设计参数对驾驶员下肢损伤的影响。最后得到膝部气囊点火时刻、膝部气囊拉带长度、膝部气囊排气孔面积系数三个主效应影响因子,并基于多目标遗传算法对其进行优化分析,优化结果使驾驶员下肢损伤风险得到了很大程度的降低。     

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%。     

轿车乘员约束系统的试验验证及参数优化

应用MADYMO模型进行虚拟试验或数值仿真是乘员约束系统开发流程中重要的方式。为得到可靠的计算结果,必需遵循规范的验证流程。详细介绍了MADYMO正面碰撞约束系统的建立和试验验证的流程。基于验证模型,进行了试验设计、参数灵敏度分析、响应面模型分析以及优化设计。优化设计结果使乘员受重伤的概率下降4.2%。在实际的工程应用中,利用MADYMO模拟可有效匹配约束系统的设计参数,达到稳健可靠的乘员保护效果。     

基于正交试验设计的乘员约束系统性能优化

在轿车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重伤害,优化乘员约束系统对于乘员的保护极其重要。利用MADYMO软件建立了包含座椅、安全带、仪表板及转向系统在内的某轿车乘员约束系统的分析模型,并通过试验验证了模型的有效性。最后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优化,实现了对该车正面碰撞过程约束系统的较全面且较可靠的评价。     

基于正面碰撞的商用车吸能结构改进

对于商用车整车正面碰撞安全性,国标主要考察两个部分:整车结构耐撞性与对应乘员保护,分别影响车身结构设计与约束系统开发,两方面需相互协作方可保证整车符合法规要求。建立了汽车正面碰撞有限元模型,并对其进行验证。在建立的模型的基础上,使用HyperMesh和LS-DYNA软件进行联合正面碰撞仿真分析,综合评价了整车碰撞性能。针对正碰过程中出现的整车加速度偏高的问题,选取汽车前部的保险杠系统和前纵梁部件为分析对象,进行了相应的结构改进。结果表明:改进后的结构在保证了驾驶舱完整性的同时大大改善了整车加速度曲线,为后期约束系统的开发奠定了良好基础。     

基于正交试验设计的乘员约束系统性能优化

在微型轿车正面碰撞过程中,乘员容易受到严重伤害,优化乘员约束系统对于乘员的保护极其重要。利用MADYMO软件建立了包含座椅、安全带、仪表板及转向系统在内的某微型客车乘员约束系统的分析模型,并通过试验验证了模型的有效性。最后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优化,实现了对该车正面碰撞过程约束系统的较全面且较可靠的评价。     

汽车乘员约束系统及其新发展

随着我国汽车数量的大幅度提高,交通事故中汽车碰撞事故频发。汽车在碰撞及危险情况下,乘员约束系统能够显著降低车内乘员的伤害程度。本文综述了乘员约束系统的定义与组成,着重论述了目前国内外普遍使用的安全带、安全气囊、座椅等重要部件的结构、种类、保护作用、工作原理以及汽车乘员约束系统的新技术。     

基于MADYMO儿童乘员约束系统参数优化仿真研究

对汽车正面碰撞儿童乘员约束系统的参数优化进行仿真研究,运用MADYMO软件建立儿童约束系统仿真模型,并进行参数优化仿真,利用参数灵敏度来分析伤害指标的优化程度,将仿真结果进行对比验证,最终确定最优模型参数组合。该研究为儿童乘员约束系统的优化设计提供参考。     

随机模拟方法在汽车安全约束系统性能改进上的应用

讨论了随机模拟方法及其在系统灵敏度分析和稳健性分析中的应用；结合汽车乘员约束系统非线性、多目标的特点，建立了某汽车乘员约束系统多刚体数学模型，利用随机模拟方法，通过对汽车乘员约束系统进行正面碰撞动力学仿真计算，给出了通过改变约束系统设计参数取值提高乘员约束系统总体约束效能稳定性的例子。     

微型电动车小偏置碰撞下约束系统参数的匹配研究

根据某微型电动汽车的实验对标整车模型,建立有效的简易约束系统模型,研究64 km/h小偏置碰的乘员动态响应及约束系统输入条件。通过对约束系统中侧气帘质量流缩放率、安全气囊点火时间及安全带限力峰值等7个相关参数进行单变量乘员伤害分析,确定在小偏置碰撞下约束系统4个主要影响因素。设计四因素九水平的正交试验,计算约束系统不同匹配参数对乘员加权伤害指标（WIC）以及乘员头部、颈部、胸部、腿部等的影响等级,结合等级极差比参数给出小偏置碰约束系统调整及匹配建议。并进一步构建约束系统参数与WIC的高阶多项式代理模型,确定了约束系统的最优组合解。结果表明头部损伤指标HIC15降低了64%,整体加权综合损伤WIC值降低56%。     

汽车乘员舱安全性与舒适性多学科设计优化

概念设计阶段汽车乘员舱的安全性和舒适性设计是关键任务,两者具有耦合效应,将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中实现两个学科的并行设计。针对某款车的乘员舱布置,在该车100%正面碰撞试验基础上,通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行验证用于评估其安全性;同时也基于关节强度的概念建立乘员舒适性模型。将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中,避免了传统设计方法对安全性和舒适性的单独优化,实现了两个学科的并行设计,缩短了开发周期,最大化了乘员舱的整体性能。为提高计算效率,通过试验设计构建乘员约束系统的Kriging近似模型用于代替仿真模型。结果表明,该方法在较好地满足乘员安全性的同时提高了乘员的乘坐舒适性,在乘员舱布置方面具有较强的工程实用性。     

大客车紧急制动乘客约束系统的仿真研究

利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型,求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量等损伤值。与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程。然后建立了客车紧急制动乘客伤害评价体系,并利用上述模型在近似减速度的假设下,对客车紧急制动工况进行仿真计算,得到了不同形式的安全带及座椅倾角与乘员损伤值的关系。通过仿真分析可知,在紧急制动时,三点式安全带对乘员具有较好的保护效果,同时增大座椅坐垫倾角可以减少乘员损伤值。     

应用CPM法模拟折叠气囊

针对新近开发的粒子法(Corpuscular particle method,CPM)进行模拟折叠气囊静态以及动态展开的应用研究,并建立乘员安全分析有限元模型分析实车正碰情况下安全气囊和安全带对乘员的影响。基于CPM法与控制体积法(Control volume,CV)模拟折叠气囊静态展开试验,对比结果表明CPM法能有效模拟气囊内高速气体流动,可简化等效研究气体分子行为,是替代CV法真实有效地模拟气囊膨胀过程的数值分析方法。通过CPM法仿真正碰情况下乘员约束系统中的折叠气囊动态展开,并与实车正碰试验结果对比得出CPM法能较准确地反映实际情况的结论。在此基础上讨论安全带的约束作用后,重点研究CPM法模拟折叠气囊动态展开对在位(In-position,IP)乘员的保护效果:安全气囊对IP乘员头部的保护作用较好,安全带对IP乘员胸部的保护效果更持久,只有安全气囊与安全带联合使用的约束系统对乘员保护作用效果最好。