基于離位兒童工況下的頂置式安全氣囊的仿真與優(yōu)化.pdf

1、目前，汽車上使用的約束系統(tǒng)多數(shù)都是基于正常體位的成年人開發(fā)運用的，而忽略了其對較小體位的兒童所造成的傷害，安全氣囊在高速展開過程中會造成離位兒童頭骨、頸椎、胸骨等處的傷害。由于離位乘員位姿的隨機性和復(fù)雜性，在離位乘員的保護研究中需要進行大量的試驗，為了降低研究成本、提高研究效率，需要通過仿真與試驗相結(jié)合的方法進行研究。但由于離位仿真研究需要建立精確的氣囊模型來模擬氣囊的真實展開形態(tài)，因而需要對氣囊模型進行正確的折疊來獲得準確的參考網(wǎng)格、

2、準確地模擬氣囊的整個展開過程，這些都是目前離位仿真研究中的技術(shù)難點。
　　文章對國內(nèi)外離位兒童的研究方法進行闡述，通過美國與歐洲不同安全法規(guī)體系的對比，選用美國FMVSS208法規(guī)作為研究乘員側(cè)3歲兒童頭部、胸部靠近安全氣囊離位位置的兒童離位仿真的依據(jù)。通過對MADYMO軟件的多剛體系統(tǒng)與有限元模型的介紹，采用MADYMO的Folder模塊對氣囊進行折疊，并用初始舉證法建立基于計算流體力學(xué)算法的氣囊模型。在此基礎(chǔ)上，建立了3歲兒童

3、假人的OOP(Out of Position)模型，并通過氣囊罩蓋撕裂過程的分析，將靜態(tài)仿真試驗與靜態(tài)氣囊起爆試驗進行對比，驗證了該多剛體-有限元混合模型的準確性。其次，通過分析實車對標情況，給出假人傷害指數(shù)，為參數(shù)優(yōu)化后的氣囊對乘員保護效果提供了依據(jù)。
　　選取對氣囊體積縮放系數(shù)S、氣囊織布泄氣性系數(shù)C、氣囊織布密度ρ、氣囊起爆角度θ四個參數(shù)進行優(yōu)化，采用仿真數(shù)據(jù)的正交試驗設(shè)計的方法確定最終優(yōu)化參數(shù)值。結(jié)果表明:通過增大氣囊X、

4、Y向的縮放比例系數(shù)、增大織布泄氣性系數(shù)都能對3歲兒童胸部靠近儀表板、頭部靠近儀表板兩個狀態(tài)的假人降低頭部、胸部、頸部傷害;但對于胸部靠近儀表板的兒童假人，減小起爆角有利于降低傷害，而對于頭部靠近儀表板的兒童假人，增加氣囊起爆角反而更有利于降低傷害。
　　對于3歲兒童胸部靠近儀表板的位置狀態(tài)，優(yōu)化后的損傷標準I3值比優(yōu)化前提高了21.1％;對于3歲兒童頭部靠近儀表板的位置狀態(tài)，優(yōu)化后的損傷標準I3值比優(yōu)化前提高了25.7％?；趯?/p>