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原文传递轿车侧面约束系统建模及优化

论文题名：	轿车侧面约束系统建模及优化
关键词：	汽车工程;侧面碰撞约束系统;胸部气囊;多目标优化;有限元仿真
摘要：	自2009年起，我国汽车销量即超过美国成为世界第一，并保持居高不下、稳步增长态势，但触目惊心的交通事故发人深省，如何保护乘员免受伤害成为汽车安全设计的重要课题。侧面碰撞因为缓冲空间有限、驾驶员距碰撞源更近，导致驾驶员伤害更严重，已经成为重伤比例最高的碰撞类型。本文以某乘用车模型为研究对象，通过侧碰有限元仿真结果作为输入的MADYMO子结构模型对该车的侧面约束系统进行配置与研究，并采用多目标优化方法对气囊设计参数进行了优化，最大程度地减小了驾驶员损伤。　　首先，本文进行了轿车侧碰有限元仿真分析，得到了C-NCAP侧碰下的轿车侧面结构节点位移信息。包括：建立了移动台车验证的有限元仿真模型，分析结果表明移动台车前侧各吸能块力-变形特性曲线、吸能大小及位移均满足法规要求，可以用于侧碰建模；按照C-NCAP侧碰要求建立了轿车侧碰有限元仿真模型，分析结果表明侧碰模型准确可信，其结果可作为后续约束系统研究时的输入。　　以轿车侧面结构节点位移信息作为输入，建立了包括座椅、车门内饰、安全带及胸部气囊在内的侧面约束系统。采取“敏感区域细致建模法”建立了轿车侧面碰撞MADYMO子结构模型，并严格按照有限元模型的连接方式将车门内饰系统连接到输入边界条件上，仿真结果表明假人头部HIC值、髋部耻骨力均在C-NCAP规程的高性能限值范围内，得到了很好地保护，而胸部肋骨变形、粘性指数以及腹部力均超出了低性能限值。针对假人胸、腹部伤害严重，探讨了造成假人严重伤害的车门内饰区域厚度及刚度对假人伤害的影响，结果表明胸部区域刚度对假人伤害改善最明显，并且内饰不同参数组合能实现假人不同部位伤害值间的“互补折衷”效果。为进一步降低伤害值，对系统匹配了安全带及胸部气囊，结果表明胸部气囊在狭小空间起到了很好的缓冲吸能效果，避免了乘员与车门的硬接触，有效改善了假人的各损伤值。　　为最大限度降低驾驶员损伤值，运用响应面模型、NSGA-Ⅱ多目标优化算法对气囊充气质量流率、气囊束带长度和气囊起爆时间三个设计参数进行优化，得到了Pareto非劣解集，结果表明，优化后的胸部气囊硬度得到了增大，假人头部伤害值、腹部力、胸部肋骨变形、粘性指数及耻骨力均得到了不同程度的下降。
作者：	青坷
专业：	车辆工程
导师：	赵桂范
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文