轎車側(cè)面約束系統(tǒng)建模及優(yōu)化.pdf

1、自2009年起，我國汽車銷量即超過美國成為世界第一，并保持居高不下、穩(wěn)步增長態(tài)勢，但觸目驚心的交通事故發(fā)人深省，如何保護乘員免受傷害成為汽車安全設(shè)計的重要課題。側(cè)面碰撞因為緩沖空間有限、駕駛員距碰撞源更近，導致駕駛員傷害更嚴重，已經(jīng)成為重傷比例最高的碰撞類型。本文以某乘用車模型為研究對象，通過側(cè)碰有限元仿真結(jié)果作為輸入的MADYMO子結(jié)構(gòu)模型對該車的側(cè)面約束系統(tǒng)進行配置與研究，并采用多目標優(yōu)化方法對氣囊設(shè)計參數(shù)進行了優(yōu)化，最大程度地減小

2、了駕駛員損傷。
　　首先，本文進行了轎車側(cè)碰有限元仿真分析，得到了C-NCAP側(cè)碰下的轎車側(cè)面結(jié)構(gòu)節(jié)點位移信息。包括：建立了移動臺車驗證的有限元仿真模型，分析結(jié)果表明移動臺車前側(cè)各吸能塊力-變形特性曲線、吸能大小及位移均滿足法規(guī)要求，可以用于側(cè)碰建模；按照C-NCAP側(cè)碰要求建立了轎車側(cè)碰有限元仿真模型，分析結(jié)果表明側(cè)碰模型準確可信，其結(jié)果可作為后續(xù)約束系統(tǒng)研究時的輸入。
　　以轎車側(cè)面結(jié)構(gòu)節(jié)點位移信息作為輸入，建立了包括座

3、椅、車門內(nèi)飾、安全帶及胸部氣囊在內(nèi)的側(cè)面約束系統(tǒng)。采取“敏感區(qū)域細致建模法”建立了轎車側(cè)面碰撞MADYMO子結(jié)構(gòu)模型，并嚴格按照有限元模型的連接方式將車門內(nèi)飾系統(tǒng)連接到輸入邊界條件上，仿真結(jié)果表明假人頭部HIC值、髖部恥骨力均在C-NCAP規(guī)程的高性能限值范圍內(nèi)，得到了很好地保護，而胸部肋骨變形、粘性指數(shù)以及腹部力均超出了低性能限值。針對假人胸、腹部傷害嚴重，探討了造成假人嚴重傷害的車門內(nèi)飾區(qū)域厚度及剛度對假人傷害的影響，結(jié)果表明胸部區(qū)

4、域剛度對假人傷害改善最明顯，并且內(nèi)飾不同參數(shù)組合能實現(xiàn)假人不同部位傷害值間的“互補折衷”效果。為進一步降低傷害值，對系統(tǒng)匹配了安全帶及胸部氣囊，結(jié)果表明胸部氣囊在狹小空間起到了很好的緩沖吸能效果，避免了乘員與車門的硬接觸，有效改善了假人的各損傷值。
　　為最大限度降低駕駛員損傷值，運用響應面模型、NSGA-Ⅱ多目標優(yōu)化算法對氣囊充氣質(zhì)量流率、氣囊束帶長度和氣囊起爆時間三個設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，得到了Pareto非劣解集，結(jié)果表明，優(yōu)化