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基于不同身材乘员保护的约束系统优化研究
| 论文题名： | 基于不同身材乘员保护的约束系统优化研究 |
| 关键词： | 驾驶员;约束系统;计算机仿真 |
| 摘要： | 汽车工业是国民经济的支柱产业，随着汽车保有量的增加，道路交通事故已成为威胁人类生命和财产安全的社会问题。同时随着社会发展，女性驾驶员的比例越来越高，而现阶段汽车被动安全装置都是根据第50百分位男性假人的身材进行设计，对身材相对矮小的女性驾驶员保护效果并不理想，因此通过兼顾不同身材乘员保护的约束系统研究，来提高驾驶员约束系统的匹配与兼容性，对于提高约束系统的保护效果，降低交通事故中驾乘人员的伤害具有十分重要的意义。 本文通过计算机仿真方法搭建了正面全宽碰撞有限元模型，对正面碰撞过程进行仿真，运算后得到B柱加速度，并分析乘员舱内的变形，将所得的加速度加载到驾驶员侧乘员舱多体有限元模型，对5th女性假人与50th男性假人在正面碰撞过程中的动态响应及损伤进行分析。通过假人的动力学响应与损伤参数对比，得出了女性假人在现有约束系统匹配条件下的损伤风险。接着针对损伤部位进行优化，为兼顾不同身材乘员的保护效果，本文以加权伤害指数(Weighed injury criterion,WIC)作为评价指标，根据正面碰撞工况下不同身材假人的损伤情况，选取相关参数为设计变量，采用拉丁方实验方法设计样本点构造DACE-Kriging近似模型，分析变量与评价指标的相关性，利用非支配遗传优化算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)，以不同身材假人伤害值最小为目标进行多目标优化，得到Pareto最优前沿，作为优选方案集合。 研究结果表明，本文所用有限元模型在正面碰撞工况下驾驶员舱变形并不严重，前围板侵入及方向盘跳动均不会对假人造成损伤。同时，现有约束系统对5th假人的保护效果不佳，5th假人头部和胸部加速度远远高于50th假人且接近法规限值，头部HIC也为50th假人的两倍。通过相关性分析可知，WIC值与气囊点火时间、安全带刚度和织带拉出量呈正相关，与安全气囊的质量流率、排气孔缩放系数呈负相关，转向管柱压溃力并无明显影响。经过响应面分析可知，5th与50th假人均对安全气囊、预紧器点火时间与质量流率较为敏感，容易出现峰值点，在设计中要尽量避开出现峰值的范围。相对于原始设计，通过提前点火时间，降低安全带刚度并提高质量流率和气囊孔缩放系数等手段可以提高约束系统对不同身材驾驶员的保护效果。 |
| 作者： | 段大伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李莉;高晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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