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汽车正面碰撞中智能约束系统的仿真分析
| 论文题名： | 汽车正面碰撞中智能约束系统的仿真分析 |
| 关键词： | 汽车正面碰撞;智能约束系统;乘员保护;损伤风险;优化设计 |
| 摘要： | 目前，在中国正面碰撞法规试验及新车评价体系中，要求采用的是HybridⅢ50th百分位试验假人，它主要用于测量人体在汽车前碰撞中的生物力学响应。但是，随着汽车保有量的增加，驾驶员数量也在不断增多，特别是女性驾驶员已经占有相当大的比重。因此在一款车在设计过程中只考虑到HybridⅢ50th百分位乘员的情况下能否很好地保护小身材女性乘员也就成了一大疑问。 本文的目的是通过对比HybridⅢ50th百分位假人和HybridⅢ5th百分位假人以及HybridⅢ95th百分位假人在相似的碰撞条件下的动力学响应，探讨了采用智能约束系统保护不同身材的乘员的必要性。 本文应用有限元和多刚体耦合的方法建立了关于HybridⅢ50th百分位假人的正面碰撞仿真分析模型，并通过实车试验结果对模型进行了验证。在此基础上，建立了关于HybridⅢ5th百分位假人和HybridⅢ95th百分位假人的正面碰撞仿真模型，这两个模型的约束系统参数与包含HybridⅢ50th百分位假人模型的参数一致。通过对比这三种情况中，三种假人的运动学和动力学响应来分析不同身材乘员在汽车正面碰撞中的损伤风险。并分析了通过采用智能约束系统降低女性乘员在汽车正面碰撞中损伤风险的可行性。 接着进行对智能约束系统的优化设计。首先对包含HybridⅢ50th百分位假人的约束系统的验证模型进行优化。在优化设计的过程中，运用正交试验设计分析确定主要的设计参数，进而建立优化目标的回归代理模型，并利用代理模型进行优化求解。在此基础上，选用安全气囊气体质量流率和安全带的限力器限力水平为优化参数对包含HybridⅢ5th百分位假人的约束系统模型进行优化设计。 研究结果表明：能很好地保护HybridⅢ50th百分位乘员的约束系统不能很好地保护HybridⅢ5th百分位乘员。在相似的约束条件下，HybridⅢ5th百分位乘员相比HybridⅢ5th百分位乘员有较大的颈部损伤风险，可以通过调整安全气囊的质量流率和安全带限力器的限力水平来降低这种风险，更全面地保护乘员安全。 对智能约束系统的优化，能得出包含HybridⅢ5th百分位假人的模型中假人的WIC值在设计点处取得最小值0.469，相比初始设计点处的WIC值0.650大约有30％的降低。对于HybridⅢ5th百分位乘员假人I值在设计点处取得最小值0.3625，优化设计后的I值相比初始设计点处的仿真值0.5106，降低了29％左右。本文的研究结果对国内的不同身材乘员在正面碰撞中损伤防护研究具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 周诗纬 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨济匡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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