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基于LS--DYNA汽车正面碰撞乘员约束系统仿真分析及参数优化
| 论文题名： | 基于LS--DYNA汽车正面碰撞乘员约束系统仿真分析及参数优化 |
| 关键词： | 乘员约束系统;汽车正面碰撞;参数匹配;近似模型 |
| 摘要： | 现如今，道路交通事故的发生率逐年增加，汽车的安全性能问题日益突出。在汽车碰撞事故中，乘员约束系统能够有效降低乘员伤害，提高汽车的安全性能。利用有限元仿真分析与实车碰撞试验相结合的方法对于缩短汽车开发周期，降低开发成本具有重要的指导意义。本文以汽车碰撞乘员约束系统为研究对象，通过搭建仿真模型，对乘员约束系统主要部件的结构性能参数进行优化分析，从而提高了乘员约束系统的保护效果。主要研究内容如下: (1)采用有限元前处理软件ANSA进行汽车碰撞乘员约束系统仿真模型搭建。该模型包括车体结构模型，安全带模型，座椅模型，安全气囊模型，并对模型进行连接设置，接触设置，控制参数设置以及碰撞波形加载设置，并导入LS-DYNA软件进行模型的求解计算。 (2)依据各国汽车碰撞安全法规及评价体系，确定乘员伤害评价准则。针对仿真模型，分析假人运动响应，评估乘员头部，颈部，胸部，大腿，小腿各个部位的伤害值，并结合实车碰撞试验数据进行对比分析，以此验证仿真模型的有效性。 (3)采用正交试验对乘员约束系统结构性能参数进行匹配设计。首先，采用灵敏度分析的方法，考察各个参数改变对约束系统各部位伤害的响应情况，确定参数合理取值范围。其次，针对影响较大的变量进行正交试验设计，运用极差分析方法，以加权伤害准则为评价指标，筛选具有显著性影响的参数。最后选取4个设计变量:安全气囊点火时间，气囊排气孔直径，安全带限力等级及安全带摩擦系数进行后续优化。 (4)利用近似模型代替有限元仿真模型，对乘员约束系统进行优化。通过试验设计，分别建立响应面法和Kriging函数法的近似模型，以加权伤害指标为准则，对两种近似模型采用数值优化方法和NSGA-Ⅱ遗传优化算法进行优化，并进行对比分析，选择最优结果带入仿真模型进行验证。通过对比优化前后仿真模型的输出结果，加权伤害指标降低，C-NCAP得分提高，表明本文的参数优化设计达到目的，降低了乘员各部位的伤害指标，提高了乘员约束系统的保护效能。 |
| 作者： | 杨琦 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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