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)試驗及新車評價體系中，要求采用的是HybridⅢ50th百分位試驗假人，它主要用于測量人體在汽車前碰撞中的生物力學響應。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)占有相當大的比重。因此在一款車在設計過程中只考慮到HybridⅢ50th百分位乘員的情況下能否很好地保護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響應，探討了采用智能約束系統(tǒng)保護不同身材的乘員的必要性。
　　 本文應用有限元和多剛體耦合的方法建立了關于HybridⅢ50th百分位假人的正面碰撞仿真分析模型，并通過實車試驗結果對模型進行了驗證。在此基礎上，建立了關于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，三種假人的運動學和動力學響應來分析不同身材乘員在汽車正面碰撞中的損傷風險。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險的可行性。
　　 接著進行對智能約束系統(tǒng)的優(yōu)化設計。首先對包含HybridⅢ50th百分位假人的約束系統(tǒng)的驗證模型進行優(yōu)化。在優(yōu)化設計的過程中，運用正交試驗設計分析確定主要的設計參數(shù)，進而建立優(yōu)化目標的回歸代理模型，并利用代理模型進行優(yōu)化求解。在此

4、基礎上，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)模型進行優(yōu)化設計。
　　 研究結果表明：能很好地保護HybridⅢ50th百分位乘員的約束系統(tǒng)不能很好地保護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險，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險，更全

5、面地保護乘員安全。
　　 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值在設計點處取得最小值0.469，相比初始設計點處的WIC值0.650大約有30％的降低。對于HybridⅢ5th百分位乘員假人I值在設計點處取得最小值0.3625，優(yōu)化設計后的I值相比初始設計點處的仿真值0.5106，降低了29％左右。本文的研究結果對國內(nèi)的不同身材乘員在正面碰撞中損傷防護研究具有一定的參考價值。