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正面碰撞时座椅坐垫翻转对后排乘员的保护研究
| 论文题名： | 正面碰撞时座椅坐垫翻转对后排乘员的保护研究 |
| 关键词： | 汽车座椅;座垫翻转参数;乘员约束系统;正面碰撞;优化设计 |
| 摘要： | 汽车被动安全是当今汽车行业的研究热点，而乘员约束系统优化设计属于被动安全研究的重要组成部分。正面碰撞是造成乘员死亡的主要碰撞事故类型;与前排乘员相比，后排乘员未能受到足够多的重视，相关的安全性研究也相对较少;另外，相比安全气囊、安全带，座椅的安全性研究仍存在不足。因此在汽车正面碰撞时，提出坐垫可翻转的安全座椅，用于保护后排乘员，并对翻转参数进行优化设计，具有重要研究价值。 本文采用计算机仿真与实车碰撞试验相结合的方法，将正面碰撞情况下的后排乘员作为保护对象，提出可翻转的后排座椅坐垫，并寻找能够给予乘员更好伤害保护的翻转参数设计方案，主要内容包括: 分类介绍汽车碰撞仿真分析、代理模型、优化算法的方法，分析各种方法的特点及应用环境，选择合适的方法解决正面碰撞时后排座椅坐垫翻转参数优化问题。 简要介绍中国新车评价规程（China-New Car Assessment Program，C-NCAP），并根据C-NCAP试验程序开展正面100％重叠刚性壁障碰撞试验。采集得到车辆中央通道刚性位置处加速度信号，以及后排女性假人HIC15、颈部剪切力、颈部张力、颈部伸张弯矩和胸部压缩变形量等伤害指标。 采用非线性有限元软件LS-DYNA建立正面碰撞后排乘员约束系统仿真模型，将实车碰撞试验的车辆加速度信号作为模型输入曲线，比较在相同运动过程时试验与仿真后排女性假人的伤害指标，从而验证计算机仿真模拟实车碰撞试验的准确性。结果表明，仿真分析中假人的HIC15、颈部剪切力、颈部张力、颈部伸张弯矩、胸部压缩变形量等主要乘员伤害指标的最大值与试验结果误差均在7％以内，仿真模型能够较为准确地反映后排乘员所受伤害，可以作为基础进行后续研究。 提出坐垫可翻转的安全座椅以保护后排乘员，并在后排乘员约束系统有限元模型中加入可翻转坐垫。将坐垫翻转角度、翻转起始时刻、翻转结束时刻作为翻转参数，并要求各项主要乘员伤害指标不发生恶化，最后以提高C-NCAP后排乘员评分为优化目标，完成优化问题的设计。 基于Isight软件，使用优化拉丁方设计、Kriging方法构造代理模型，建立后排座椅坐垫翻转参数与乘员伤害指标之间的数学关系，并运用多岛遗传算法在全局范围内寻找提高后排乘员C-NCAP评分的坐垫翻转参数匹配方案。结果表明，在正面100％重叠刚性壁障碰撞时，坐垫在12.56ms-104.28ms内翻转25.35°，后排乘员评分能够比未采用可翻转坐垫时提高0.21分，研究结果对可翻转坐垫未来的实际应用打下了基础。 |
| 作者： | 沈健 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李仲兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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