汽車正面碰撞乘員約束系統(tǒng)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(dāng)交通事故發(fā)生時，怎樣使乘員的生命安全得到有效保護(hù)，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(nèi)容之一。乘員約束系統(tǒng)研究是汽車被動安全研究的主要內(nèi)容。本文利用MADYMO軟件建立正面碰撞乘員約束系統(tǒng)的模型，并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計與分析，進(jìn)一步深化了汽車被動安全性的研究。
　　在乘員約束系統(tǒng)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(jìn)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(dāng)碰撞條件出現(xiàn)變化或設(shè)計變量發(fā)生波動時，優(yōu)化目標(biāo)可能會超出約束界限而使設(shè)計失效，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。本文在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，綜合運用試驗設(shè)計、田口魯棒設(shè)計和穩(wěn)健性理論這三種理論方法，對乘員約束系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計。
　　本文首先分析了汽車被動安全性的研究內(nèi)容和方法及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，重點介紹了乘員約束系統(tǒng)。其次闡述了正碰過程乘員損

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

4、健性優(yōu)化設(shè)計，得到最優(yōu)方案，與試驗設(shè)計得到的最優(yōu)方案比較并進(jìn)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(shè)計參數(shù)以及各個設(shè)計參數(shù)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(shè)計的穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計方法十分有效。相比僅采用試驗設(shè)計方法的優(yōu)化結(jié)果，該方法不僅進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計目標(biāo)，而且提高了設(shè)計變量的可靠度及目標(biāo)函數(shù)的穩(wěn)健性。該方法具有一般性，同樣可以用在其他系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研