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汽车乘员约束系统稳健性设计理论与方法研究
| 论文题名： | 汽车乘员约束系统稳健性设计理论与方法研究 |
| 关键词： | 汽车乘员;约束系统;稳健性设计;近似模型;优化算法 |
| 摘要： | 随着我国汽车保有量的稳步增长，交通事故频发，汽车乘员约束系统能够显著降低碰撞事故中乘员的伤害程度。传统的乘员约束系统优化研究大都停留在确定性优化上，由于忽略约束系统设计参数和实际碰撞过程边界条件的波动，从而导致优化结果超出约束边界而失去工程意义。为使汽车乘员约束系统保护性能具有较高的稳健性，对不确定性因素的波动具有较强的抵抗能力，需要对乘员约束系统进行稳健性优化设计。 本文在总结前人研究工作的基础上，进一步研究了稳健性设计理论、方法及其在汽车乘员约束系统方面的具体应用。主要的研究内容和成果如下: (1)全面总结了当前稳健性设计的主要方法，并根据正碰和侧碰乘员约束系统的各自特点，提出了不同优化思路;同时结合质量工程学理论，给出了6σ稳健性优化数学模型。 (2)基于MADYMO软件，建立并验证了正碰乘员约束系统仿真模型和侧碰乘员约束系统PSM子结构仿真模型，同时对建模过程中一些关键性问题进行了讨论，如安全带的预模拟、气囊展开算法、PSM子结构载荷边界条件的施加等。 (3)基于蒙特卡洛模拟嵌套优化的思路，综合运用了变量筛选技术、Kriging近似模型技术及序列二次规划算法，实现了对正碰乘员约束系统6s稳健性优化设计，并将获得的最优设计与初始设计进行了对比评估，结果表明稳健性优化设计不仅大幅降低了乘员损伤，而且增强了系统对设计变量波动的抵抗力。 (4)将二阶响应面近似模型、二次二阶矩法、多岛遗传算法相结合，对侧碰乘员约束系统进行了6s稳健性优化设计，并采用蒙特卡洛模拟对最优解进行了验证。该算例表明，对于高度非线性的侧碰乘员约束系统，二次二阶矩法能够高精度地预测损伤响应的均值、方差，与蒙特卡洛模拟嵌套优化相比，该方法效率更高，在侧碰乘员约束系统的开发阶段具有非常强的工程适用性。 最后，基于(3)、(4)两个算例对这两种优化思路作了进一步归纳和总结，并探讨了乘员约束系统稳健性设计还需进一步考虑和研究的问题。 |
| 作者： | 梅声远 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张维刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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