汽車正面碰撞中智能約束系統(tǒng)的仿真分析.pdf

1、目前，在中國正面碰撞法規(guī)試驗(yàn)及新車評價(jià)體系中，要求采用的是HybridⅢ50th百分位試驗(yàn)假人，它主要用于測量人體在汽車前碰撞中的生物力學(xué)響應(yīng)。但是，隨著汽車保有量的增加，駕駛員數(shù)量也在不斷增多，特別是女性駕駛員已經(jīng)占有相當(dāng)大的比重。因此在一款車在設(shè)計(jì)過程中只考慮到HybridⅢ50th百分位乘員的情況下能否很好地保護(hù)小身材女性乘員也就成了一大疑問。
　　 本文的目的是通過對比HybridⅢ50th百分位假人和HybridⅢ5t

2、h百分位假人以及HybridⅢ95th百分位假人在相似的碰撞條件下的動力學(xué)響應(yīng)，探討了采用智能約束系統(tǒng)保護(hù)不同身材的乘員的必要性。
　　 本文應(yīng)用有限元和多剛體耦合的方法建立了關(guān)于HybridⅢ50th百分位假人的正面碰撞仿真分析模型，并通過實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，建立了關(guān)于HybridⅢ5th百分位假人和HybridⅢ95th百分位假人的正面碰撞仿真模型，這兩個(gè)模型的約束系統(tǒng)參數(shù)與包含HybridⅢ50th百

3、分位假人模型的參數(shù)一致。通過對比這三種情況中，三種假人的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)響應(yīng)來分析不同身材乘員在汽車正面碰撞中的損傷風(fēng)險(xiǎn)。并分析了通過采用智能約束系統(tǒng)降低女性乘員在汽車正面碰撞中損傷風(fēng)險(xiǎn)的可行性。
　　 接著進(jìn)行對智能約束系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先對包含HybridⅢ50th百分位假人的約束系統(tǒng)的驗(yàn)證模型進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析確定主要的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而建立優(yōu)化目標(biāo)的回歸代理模型，并利用代理模型進(jìn)行優(yōu)化求解。在此

4、基礎(chǔ)上，選用安全氣囊氣體質(zhì)量流率和安全帶的限力器限力水平為優(yōu)化參數(shù)對包含HybridⅢ5th百分位假人的約束系統(tǒng)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 研究結(jié)果表明：能很好地保護(hù)HybridⅢ50th百分位乘員的約束系統(tǒng)不能很好地保護(hù)HybridⅢ5th百分位乘員。在相似的約束條件下，HybridⅢ5th百分位乘員相比HybridⅢ5th百分位乘員有較大的頸部損傷風(fēng)險(xiǎn)，可以通過調(diào)整安全氣囊的質(zhì)量流率和安全帶限力器的限力水平來降低這種風(fēng)險(xiǎn)，更全

5、面地保護(hù)乘員安全。
　　 對智能約束系統(tǒng)的優(yōu)化，能得出包含HybridⅢ5th百分位假人的模型中假人的WIC值在設(shè)計(jì)點(diǎn)處取得最小值0.469，相比初始設(shè)計(jì)點(diǎn)處的WIC值0.650大約有30％的降低。對于HybridⅢ5th百分位乘員假人I值在設(shè)計(jì)點(diǎn)處取得最小值0.3625，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的I值相比初始設(shè)計(jì)點(diǎn)處的仿真值0.5106，降低了29％左右。本文的研究結(jié)果對國內(nèi)的不同身材乘員在正面碰撞中損傷防護(hù)研究具有一定的參考價(jià)值。