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原文传递汽车侧气囊仿真与优化

论文题名：	汽车侧气囊仿真与优化
关键词：	汽车侧气囊;保护作用;非线性分析;优化设计
摘要：	在汽车碰撞发生瞬间，传感器感受到碰撞产生的信号，安全带、安全气囊和其他一些安全设备全部开始工作来防止乘员受到伤害，这些设备和系统称之为被动安全系统。我国城市交通现状使得交叉路口的侧面碰撞事故发生概率较高，固有必要特别重视汽车侧面碰撞的乘员保护。由于车身侧面结构强度相对薄弱且空间较小，侧面碰撞过程中乘员容易受到严重的损伤，而常规的安全带无法提供应对侧向冲击的缓冲作用，因此侧气囊的保护作用就显得尤为重要。随着我国汽车研发技术的不断积累和对自主知识的重视，新车型的研制越来越多地采用正向开发。安全气囊的正向开发过程涉及诸多的因素：车身强度、乘员空间和约束系统零部件等，而不同的因素对气囊保护作用的影响程度不尽相同，研究气囊的各项特性有助于提高约束系统的工作效能，减少乘员在侧面碰撞中的损伤。　　本文基于非线性分析软件LS-DYNA研究侧气囊的建模及仿真方法，通过动态冲击试验结果修正仿真模型，提高了数值仿真计算的精度，同时引入乘员损伤评价准则，使得侧气囊的仿真计算结果更符合实际的工况。在分析了目前主要气囊模型的基础上，详细研究了应用控制体积方法的Hybrid模型。从建模方法上分析网格划分对模型质量的影响，研究模型中参数的设置方法，并结合多种前后处理软件进行建模和分析结果数据。针对侧气囊在开发过程中应用的试验进行有限元模拟，通过将试验数据与仿真数据对比，优化了有限元模型参数，获得了与试验各项特性相吻合的有限元模型。　　本研究项目中，气囊的试验有压力容器试验、静态展开试验和动态冲击试验三个部分组成，这是气囊开发过程中确定有限元模型参数的关键环节。通过压力容器试验获得发生器参数，确定发生器产生气体随时间的变化量。静态展开试验使用高速摄像机记录来判定气囊充气时间，分析气囊折叠方式对气囊展开的影响。动态冲击试验是通过具有一定速度的冲击锤撞击气囊，模拟了实际碰撞侧面碰撞过程中人与气囊之间的缓冲作用，通过这种试验方法获得气囊的泄气特性。　　在上述研究的基础上，进一步开展了侧气囊在乘员约束系统中的作用研究，这可以更真实的评估约束系统的安全性能，通过运动损伤生物力学研究乘员损伤机理和损伤准则的制定方法，其中NCAP（新车碰撞测试）法规是应用最为广泛的损伤准则。通过研究表明，侧气囊的气孔直径在一定范围内数值越大乘员胸部位移量越小，而超过一定数值易造成气囊过量泄气，乘员与车门之间还有相对速度的现象。侧面车身强度直接影响车身入侵量的大小，侧气囊作为车身与乘员之间的缓冲中介，通过交叉对比试验表明，合理的选择侧气囊的型号有助于降低乘员的损伤程度。
作者：	任忠波
专业：	机械工程
导师：	刘军;谢书港
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文