基于行人頭部保護的風擋玻璃有限元模型及優(yōu)化研究.pdf

1、在人-車事故中，行人頭部與汽車風擋玻璃發(fā)生碰撞是導致行人傷亡的重要原因之一。如何提高行人頭部與風擋玻璃碰撞安全性已經成為汽車被動安全研究的熱點問題。本文通過數(shù)值模擬、試驗研究及優(yōu)化設計對行人頭部與夾層風擋玻璃碰撞進行了較為全面的分析研究，期望能夠為行人保護研究提供借鑒，減小人-車事故中行人頭部的損傷，達到保護行人的目的。
　　在頭型沖擊器沖擊風擋玻璃仿真模型的研究中，分析了擴展有限元方法理論以及與傳統(tǒng)有限元方法的區(qū)別。推導了Ⅰ型裂

2、紋擴展能量釋放率的公式。研究了擴展有限元在ABAQUS中的實現(xiàn)步驟，并利用簡單算例驗證了擴展有限元模擬裂紋擴展的有效性。通過逆向工程獲得了風擋玻璃幾何模型，利用HYPERMESH得到風擋玻璃網(wǎng)格模型，將網(wǎng)格模型導入ABAQUS中完成仿真模型的建立，并探討了幾種解決擴展有限元收斂問題的方法。
　　在搭建成人頭型沖擊器沖擊風擋玻璃試驗臺的研究中，根據(jù)國家標準《汽車對行人的碰撞保護》中相關規(guī)定，完成成人頭型沖擊器的設計。分析了PVB夾層

3、風擋玻璃安全性、隔音性等性能。根據(jù)國家標準規(guī)定，選擇試驗場地并設計了試驗組成結構?；贚ABVIEW設計了三軸加速度數(shù)據(jù)采集模塊，并對數(shù)據(jù)采集設備進行了選型。最終通過試驗得到了風擋玻璃裂紋擴展圖及加速度時間歷程曲線，并驗證了仿真模型的準確性。
　　基于行人頭部損傷指標對風擋玻璃進行了優(yōu)化設計。研究了目前常用的行人頭部損傷指標，選擇HIC值作為優(yōu)化設計目標，通過改變材料及各層厚度對風擋玻璃進行優(yōu)化。采用最優(yōu)拉丁超立方試驗設計方法及克

4、里格近似模型，對風擋玻璃材料參數(shù)進行優(yōu)選使得HIC值降低了12.2％。在材料優(yōu)選的基礎上，對風擋玻璃各層厚度進行優(yōu)化設計，采用試驗設計方法對設計空間進行取點，對設計空間建立基于神經網(wǎng)絡、切比雪夫正交多項式及克里格近似模型，并通過精度分析對比了近似模型。對近似模型分別采用了多島遺傳優(yōu)化算法及自適應模擬退火優(yōu)化算法進行優(yōu)化，分析對比兩種尋優(yōu)效果。在不顯著改變玻璃總厚度的情況下，使得HIC值降低了26.38%，改善了汽車風擋玻璃對行人頭部保護