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原文传递汽车侧面碰撞乘员约束系统分析与性能优化

论文题名：	汽车侧面碰撞乘员约束系统分析与性能优化
关键词：	侧面碰撞;乘员约束;缓冲能量;双气室气囊;有限元仿真
摘要：	工业时代的进步和发展，出行随机性的增加，极大地刺激了人们对于汽车的需求。世界汽车的销售总量逐年增加，汽车保有量的增长平稳，同时也带来诸多对于环境、交通、人员安全不利的影响，譬如空气污染、道路通行量需求剧增、碰撞事故等。全球每年都有成千上万的人伤于或死于各式各样的车祸，因汽车碰撞事故造成的人身财产损失已经不计其数。　　汽车安全研究分为主动和被动安全两个方向。近年来，虽然汽车安全领域掀起了ADAS高级驾驶辅助的热潮，但是仍然无法完全避免碰撞事故，因此汽车被动安全对于保证乘员安全依然是不可或缺的。汽车碰撞事故分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和翻滚这四种类型。由于我国道路交通情况比较复杂，路口集中为平面交叉型，由此导致汽车有较高的概率发生侧面碰撞。各种碰撞事故中，侧面碰撞是在车辆横向上发生的，由于乘员在汽车横向上离车门的距离较小，能量缓冲的空间也就很小，所以其致死率和致伤率都较高。　　发生侧面碰撞时，侧面安全气囊可以减少乘员损伤或使其免受伤害。本文在对某原型车进行实车碰撞试验时发现，原车的乘员约束系统没有完全达到C-NCAP的高性能指标要求。为了增强侧面气囊的保护效果，本文提出了在碰撞方向上将单气室划分为双气室的设想，并将这一想法通过有限元仿真的手段进行了验证和分析优化。文章的研究内容如下：　　1.通过互联网、书籍了解汽车行业的发展趋势，阅读和参考了大量的汽车安全相关文献，对汽车被动安全领域的研究方向和方法进行了介绍。　　2.针对欧盟和美国的侧碰法规体系进行了系统的阐述和对比，详细介绍了我国的国家强制标准和目前汽车行业认可度较高的C-NCAP规范。　　3.讲述了安全气囊的不同类别和作用，对本文所依据的仿真理论以及用到的有限元软件进行了介绍。　　4.对国产某品牌A级原型车依据C-NCAP要求进行了侧面碰撞试验，介绍了整车试验的流程。根据车体数据，约束系统原型数据，试验中所采集到的车体、假人运动数据等，建立该原型车的子结构仿真模型。通过试验拍摄和仿真生成的假人运动对比以及各自的假人损伤响应对比，多次调整模型相关参数，最终得到了跟试验近乎一致的有效模型。仿真模型和试验的的乘员损伤值误差都控制在10%以内。　　5.具体阐述了侧碰双气室气囊从构想到建模的步骤，其中包括气囊模型的几何建模，网格划分，折叠，MADYMO建模的过程等。将双气室气囊模型应用到子结构系统模型中进行分析。选取了两个气室的质量流率、泄气孔大小和点爆时间进行多组试验进行单因子影响分析。双气室气囊主要参数按照对驾驶员侧碰综合损伤值的影响程度从大到小排列为：乘员侧气室的泄气孔大小、质量流率，车门侧气室的泄气孔大小、质量流率，乘员侧气室的点爆时间，车门侧气室的点爆时间。双气室气囊优化后的乘员损伤值相对于原单气室气囊有较大的降低。　　双气室气囊与传统的单气室单气体发生器气囊、上下双气室气囊在结构上有所不同，两个气室合理分配乘员和车体需要缓冲的能量以达到最佳保护效果。本文的研究成果为气囊的开发提供了新的思路。
作者：	贺文平
专业：	车辆工程
导师：	葛如海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文