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正面碰撞中主动式座椅参数对50th乘员保护的仿真研究
| 论文题名： | 正面碰撞中主动式座椅参数对50th乘员保护的仿真研究 |
| 关键词： | 汽车座椅;乘员保护;正面碰撞;参数设计 |
| 摘要： | 座椅是乘员约束系统的重要组成部分，对减小碰撞事故中乘员的损伤风险起着重要的作用。座椅参数的调整，将决定乘员的乘坐姿势，而坐姿将影响碰撞时乘员的运动学和动力学响应，进而影响约束系统对乘员的保护效果。如果主动式座椅能在碰撞发生前，将座椅参数调整到最佳的防护状态，将使乘员约束系统对乘员达到最佳的保护效果，从而有效降低碰撞时乘员的损伤风险。为了研究主动式座椅对正面碰撞时50百分位乘员的保护效果，本文对主动式座椅参数进行了研究。 首先，依据某量产车型副驾驶员区相关尺寸，设计了简化的台车约束系统实验装置，并按照C-NCAP2015实验要求，采用HybridⅢ50th假人在湖南大学汽车碰撞试验室进行了台车碰撞实验。依据实验工况建立了台车约束系统有限元模型，并将仿真结果与实验结果进行对比，验证了有限元模型的有效性。 其次，通过对座椅参数进行单因素分析，研究了单个座椅参数的改变，对50百分位乘员损伤的影响。在此基础上确定了座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角和靠背倾角等变量的取值范围。采用最优拉丁方试验设计在设计空间进行采样，使用LS-DYNA软件对采样点分别进行仿真计算，并依据仿真结果，建立了具有较高可信度的Kriging代理模型。基于Kriging代理模型，采用多岛遗传算法定位目标极值在设计空间中所处的区域，再采用NLPQL算法对该区域进行精确寻优，获得了适用于50百分位乘员的座椅最佳参数。优化后加权损伤准则WIC降低了15.77％。 最后，通过对乘员头部HIC36、胸部C3ms和Ccomp的Kriging模型分析发现，对于50百分位的乘员，当坐垫高度大于45mm、靠背倾角在15°～35°之间时，碰撞前将座椅向后移动有利于降低乘员头部HIC36和胸部C3ms，但胸部Ccomp会有所增加;当坐垫高度在0mm～60mm之间调节时，增加坐垫高度能有效降低乘员头部HIC36和胸部Ccomp，坐垫高度在35mm～45mm之间时，胸部C3ms较小;当坐垫倾角在15°～30°之间调节时，增大坐垫倾角能有效降低乘员胸部C3ms和Ccomp，但对乘员头部HIC36的影响不明显;当靠背倾角在15°～35°之间调节时，增大靠背倾角有利于降低乘员头部HIC36，但乘员胸部Ccomp会略有增加。结果表明，正面碰撞前调整座椅前后位置、坐垫高度、坐垫倾角和靠背倾角，可以有效降低50百分位乘员的综合损伤风险。 |
| 作者： | 赵新锋 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张冠军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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