汽車正面碰撞乘員約束系統仿真與穩(wěn)健優(yōu)化方法研究.pdf

1、截至2012年底，我國汽車保有量已超過1.2億輛，而道路交通事故的發(fā)生率卻持續(xù)增高，危害之大可見一斑。當交通事故發(fā)生時，怎樣使乘員的生命安全得到有效保護，提高汽車的被動安全性，是全球各大汽車制造廠商研究的主要內容之一。乘員約束系統研究是汽車被動安全研究的主要內容。本文利用MADYMO軟件建立正面碰撞乘員約束系統的模型，并對其進行優(yōu)化設計與分析，進一步深化了汽車被動安全性的研究。
　　在乘員約束系統研究方面，目前的大部分研究都是針對

2、安全帶、方向盤、座椅和安全氣囊的性能進行確定性優(yōu)化，而對于不確定因素的影響作用常常不加考慮，然而當碰撞條件出現變化或設計變量發(fā)生波動時，優(yōu)化目標可能會超出約束界限而使設計失效，延長產品開發(fā)周期。本文在總結前人研究工作的基礎上，綜合運用試驗設計、田口魯棒設計和穩(wěn)健性理論這三種理論方法，對乘員約束系統進行穩(wěn)健性優(yōu)化設計。
　　本文首先分析了汽車被動安全性的研究內容和方法及國內外研究現狀，重點介紹了乘員約束系統。其次闡述了正碰過程乘員損

3、傷準則、各國的碰撞法規(guī)及我國正面碰撞技術法規(guī)及C-NCAP碰撞評價方法。接著運用MADYMO進行正面碰撞約束系統的建模，包括車體系統模型，安全氣囊和安全帶有限元模型，假人模型，進行了假人模型的定位，接觸的定義等，并對模型進行求解計算輸出。然后對所建模型進行參數靈敏度分析，分析單個參數改變對約束系統的影響，并采用正交試驗、極差分析法進行設計變量的靈敏度篩選。最后綜合運用試驗設計、穩(wěn)健性理論及田口魯棒設計這三種理論方法，對乘員約束系統進行穩(wěn)

4、健性優(yōu)化設計，得到最優(yōu)方案，與試驗設計得到的最優(yōu)方案比較并進行穩(wěn)健性評價。
　　通過靈敏度分析，本文得到了影響頭部HIC、胸部3MS和Thpc等的主要設計參數以及各個設計參數的改變對乘員損傷值的影響情況。由穩(wěn)健性分析可知，采用基于田口魯棒設計的穩(wěn)健性優(yōu)化設計方法十分有效。相比僅采用試驗設計方法的優(yōu)化結果，該方法不僅進一步優(yōu)化了設計目標，而且提高了設計變量的可靠度及目標函數的穩(wěn)健性。該方法具有一般性，同樣可以用在其他系統的優(yōu)化設計研