汽车半主动乘员约束防护系统设计与动力学建模仿真

设计了一种汽车的半主动乘员约束防护系统,该系统能根据反应时间余量来判断车辆发生碰撞的可能性,不同的可能性对应不同的危险等级,当危险能避免时则发出警报提醒驾驶员主动避免,不能避免时提前启动乘员约束保护装置。通过仿真分析软件MADYMO建立了汽车正面碰撞模型,并经试验验证了其正确性。对所设计的安全带预紧装置与座椅坐垫倾角调整装置进行仿真,然后与传统的被动执行机构仿真结果进行对比。结果表明：半主动乘员防护系统可提前实现安全带预紧和座椅坐垫倾角的调整,相比传统的被动防护系统中碰撞后火药预紧与座椅坐垫倾角不变,乘员的头部、髋部伤害略有减小,颈部弯矩峰值、胸部加速度、胸部压缩量分别减小了20.6%、14.6%、15.6%。所设计的半主动约束防护系统能有效减轻乘员的损伤。     

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。     

汽车低速追尾碰撞中乘员动力学响应和颈部损伤的仿真研究

利用MADYMO仿真分析软件建立了包括BioRIDⅡ假人、座椅和安全带在内的追尾碰撞模型，研究了在追尾碰撞中，座椅特性和乘员位置对乘员动力学响应和颈部损伤的影响。仿真分析结果表明，头枕位置、靠背刚度、靠背倾角调节器特性和乘员乘坐姿势对乘员头颈部的动力学响应有很大影响，通过合理的座椅设计可以显著降低颈部损伤风险。     

自动紧急制动与可逆预紧安全带共同作用下乘员损伤分析

针对自动紧急制动（AEB）加重碰撞前的乘员离位现象,探讨了使用可逆预紧安全带改善该现象的有效性。建立了结合自动紧急制动、可逆预紧、主动人体模型的驾驶员侧乘员约束系统模型,通过志愿者实车实验获取碰撞前乘员多种坐姿的安全带约束参数,设定可逆预紧的关键参数范围。分析了AEB与可逆预紧关键参数对碰撞前乘员运动响应及碰撞中乘员损伤风险的影响。结果表明：相同碰撞强度下,AEB增加了乘员的损伤风险,尤其是胸部损伤。可逆预紧安全带通过改善乘员离位状态,可明显降低乘员在正面碰撞中的损伤风险。     

某MPV车型后排约束系统对标和改进设计

为了减少汽车碰撞安全法规C-NCAP中的整车偏置碰撞试验ODB64对后排假人胸部的伤害,通过对第二排女性假人进行受力分析,和座椅泡沫刚度试验、安全带织带的拉伸试验、静态卷收器芯轴织带环绕拉出试验以及整车偏置碰撞试验,完成了仿真和试验的对标分析,并在仿真模型中改进了约束系统的限力装置,使假人的胸部伤害得到了较大改善,提高了该MPV车型后排乘员的安全保护性能。     

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。     

汽车儿童安全座椅碰撞性能仿真分析与评价

根据欧洲儿童乘员约束系统法规（ ECER44）的要求,建立提篮式儿童安全座椅有限元模型和1．5岁假人有限元模型,构造安全带约束系统,获得儿童安全座椅碰撞性能仿真分析有限元模型。应用有限元软件LS-DYNA仿真分析正碰过程,得到碰撞过程中假人运动形态、假人头部和胸部的加速度。仿真分析结果与对应的实验结果一致,验证了儿童安全座椅碰撞有限元模型的正确性。     

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%。     

可逆约束系统参数匹配优化研究

针对可逆约束系统中可逆预紧式安全带与安全气囊优化匹配的问题,建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,分别对碰撞前自动紧急制动作用下乘员动态响应,以及碰撞中乘员损伤指标进行验证分析。将试验设计,Kriging代理模型以及第二代多目标遗传算法相结合,以可逆约束系统6个关键参数为输入变量,以乘员头、胸、颈、大腿的损伤值为优化目标,开展多目标优化研究,并利用加权损伤指标(Weighted injury criteria,WIC)评价最优匹配方案。结果表明:与优化前相比较,优化后的约束系统能够有效降低乘员损伤值。当碰撞初速度为56 km/h时,最优匹配方案使胸部、颈部、大腿损伤值分别降低6.61%、28.99%、16.12%,WIC值降低4.99%,头部损伤值基本没有变化;将碰撞初速度增大至64 km/h后,最优匹配方案表现出更好的保护效果,乘员头部、胸部、颈部、大腿损伤值分别降低26.19%、33.21%、20.49%、6.11%,WIC值降低28.01%。     

微型客车乘员约束系统性能分析及改进设计

针对某国产微型客车，利用碰撞受害者模拟软件MADYMO建立了该车乘员约束系统前碰撞计算机仿真模型，与试验结果进行了对比验证。通过对安全带和安全气囊等典型约束装置的参数灵敏度分析和优化，给出使得乘员在碰撞过程中所受到的伤害值最低的参数优化配置区间，利用随机模拟和统计计算的方法对系统在该区间内的性能稳定性进行了计算和分析，进一步保证了改进方案的可靠性。