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(yùn)用的，而忽略了其對(duì)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(huì)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(jī)性和復(fù)雜性，在離位乘員的保護(hù)研究中需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，為了降低研究成本、提高研究效率，需要通過仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)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(shí)展開形態(tài)，因而需要對(duì)氣囊模型進(jìn)行正確的折疊來獲得準(zhǔn)確的參考網(wǎng)格、

2、準(zhǔn)確地模擬氣囊的整個(gè)展開過程，這些都是目前離位仿真研究中的技術(shù)難點(diǎn)。
　　文章對(duì)國內(nèi)外離位兒童的研究方法進(jìn)行闡述，通過美國與歐洲不同安全法規(guī)體系的對(duì)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(duì)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(duì)氣囊進(jìn)行折疊，并用初始舉證法建立基于計(jì)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(yàn)與靜態(tài)氣囊起爆試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該多剛體-有限元混合模型的準(zhǔn)確性。其次，通過分析實(shí)車對(duì)標(biāo)情況，給出假人傷害指數(shù)，為參數(shù)優(yōu)化后的氣囊對(duì)乘員保護(hù)效果提供了依據(jù)。
　　選取對(duì)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(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用仿真數(shù)據(jù)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(duì)3歲兒童胸部靠近儀表板、頭部靠近儀表板兩個(gè)狀態(tài)的假人降低頭部、胸部、頸部傷害;但對(duì)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(duì)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)I3值比優(yōu)化前提高了21.1％;對(duì)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(biāo)準(zhǔn)I3值比優(yōu)化前提高了25.7％?；趯?duì)兒