针对12岁儿童的主动式安全气囊的优化

儿童乘员约束系统是汽车尤其是校车中儿童乘员保护的重要手段。本文中针对12岁儿童的主动式安全气囊进行优化。首先,对气囊的上部、中部、下部拉带长度、泄气阀开度、气体质量流率、气囊安装高度和气囊开启压力等7个参数对12岁儿童乘员保护效果的影响进行分析。接着,利用灵敏度分析方法找出主动式安全气囊的3个关键控制参数:上部拉带长度、泄气阀开度和气囊开启压力。最后,采用Latin Hypercube试验设计技术,结合构建综合损伤指标WIC与上部拉带长度、泄气阀开度和气囊开启压力的二次多项式响应面模型,对气囊3个关键参数进行优化。结果表明,当上部拉带长度为0.205 m、气囊开启压力为1.16×10~5 Pa和泄气阀开度为1.8时,12岁儿童乘员的综合损伤指标WIC能达到最小值0.240 5,比初始参数即上部拉带长度为0.235 m、气囊开启压力为1.25×10~5 Pa和泄气阀开度为1时的综合损伤指标WIC降低了24.75%,显著提高了儿童乘员的安全性。     

基于12岁儿童损伤阈值的主动式安全气囊多目标优化

本文旨在对某校车的主动式安全气囊进行多目标优化,以提高其对12岁儿童乘员的保护功效。首先,确定12岁儿童的损伤阈值;搭建校车—主动式安全气囊耦合模型。其次,简化台车试验的原始波形,模拟4种校车碰撞工况。最后,选取气囊安装点高度、泄气阀开启压力、泄气阀开度和中部拉带长度为优化参数;基于响应面代理模型与NSGA-Ⅱ的变型算法,以加权伤害指标WICC为优化目标,开展主动式安全气囊的多目标优化。结果表明:4种校车碰撞工况下,主动式安全气囊的优化效果显著;对于碰撞速度最高的工况,头部伤害指标HIC_(15)、颈部伤害指标N_(ij)、胸部合成加速度T_(3ms)、胸部压缩量THPC和WICC分别降低了28.58%、14.79%、10.02%、10.26%和18.08%。     

基于微型遗传算法汽车安全气囊系统优化设计

采用LS-DYNA软件建立了汽车安全气囊的有限元模型,通过跌落塔试验验证了CAE模型的有效性。首先利用微型遗传算法对安全气囊的排气孔直径、拉带长度和气体发生器质量流率等参数进行了优化,然后结合整车正面碰撞试验验证了该模型优化参数的准确性。结果表明,当安全气囊的排气孔直径为48 mm,拉带长度为240 mm,气体发生器质量流率为1.1 k时,气囊能最大程度地保护乘员的头部、颈部和胸部安全。     

正面碰撞条件下驾驶员安全气囊的匹配优化

为实现正面碰撞条件下驾驶员安全气囊的匹配优化，建立了某小型纯电动汽车的安全气囊有限元模型及其简化乘员约束系统模型，利用静态展开试验验证了模型的准确性，通过对安全气囊的气体质量流量缩放率、点火时刻等 7 个参数对乘员加权伤害指标（WIC）的灵敏度进行分析，确定了气囊主要优化参数。设计三因素七水平的正交试验，考察优化参数对 WIC、头部伤害指数（HIC）、胸部 3 ms 合成加速度及胸部压缩量的影响等级，利用极差分析确定气囊初步及局部匹配时参数调整优先顺序。构建气囊变量与 WIC 的高阶多项式代理模型，确定了气囊最优参数组合。结果表明，优化后 WIC 下降14.92%，乘员保护效果明显提高。     

面向“离位”儿童乘员的常开式安全气囊优化设计

儿童乘坐校车时常呈现多种"离位"坐姿,有必要开展多种儿童坐姿下,常开式安全气囊的优化设计研究,明确12岁儿童的损伤阈值。为此构建并验证校车的仿真模型,搭建校车和常开式安全气囊的耦合模型。选取躺卧坐姿、右倾坐姿作为12岁儿童乘员的典型"离位"坐姿,并针对正常坐姿、躺卧坐姿和右倾坐姿,以加权伤害指标为优化目标,基于响应面代理模型和改进型NSGA-Ⅱ算法,权衡确定常开式安全气囊的主要设计参数的最优配置为:泄气阀开度199.73%、泄气阀开启压力1.1628×105Pa、安装点高度0.362 8 m和中部拉带长度0.315 2 m。结果表明:3种儿童坐姿下,具备最优配置的常开式安全气囊能够最大限度地提升12岁儿童乘员的安全性。     

基于离位状态儿童乘员防护的安全气囊优化（英文）

提出了一种离位状态(OOP)儿童安全气囊参数优化策略。根据美国机动车工程师学会的SAE J1980-2008法规,建立了典型的3岁和6岁离位儿童乘员多刚体MADYMO-有限元仿真模型。以乘员综合损伤评价指标(Pcomb)为目标函数,安全气囊参数为设计变量,采用最小二及乘优化设计和概率分析软件LS-OPT对选取的变量进行优化,选用空间填充试验设计采取样本点,采用混合自适应模拟退火算法对响应面模型进行优化使Pcomb最小。对比了双级和单级气体发生器气囊在低速和高速对假人损伤的影响。结果表明:综合损伤指标基本满足US-NCAP法规的要求;在54 km/h正面碰撞时,双级气囊对假人的保护作用明显优于单级气囊。     

侧面柱碰撞工况下安全气囊参数对乘员损伤的影响研究

为提高侧面柱碰撞工况下乘员的安全性,针对乘员在车速32 km/h侧面柱碰撞工况下的损伤进行了仿真分析。首先建立了侧面乘员约束系统模型并进行了可靠性验证,为改善侧面柱碰撞工况下安全气囊对乘员的保护效果,依据2021年版《C-NCAP管理规则》中侧面柱碰撞试验方法,搭建了车辆侧面柱碰撞规定结构运动（PSM）子结构模型,最后将试验与仿真结果进行对比,结果表明,合理的气囊形状、点火时刻及排气孔直径可有效提高乘员保护效果。     

高田先进安全带技术发展方向

日本高田（TAKAT）集团是全球著名生产汽车被动安全系统（安全带、安全气囊、儿童安全座椅等）的制造商之一。主要产品有驾驶员侧安全气囊（双气囊）前排乘员侧安全气囊、前后排安全带、侧面安全气囊（双级气囊）、侧面帘式安全气囊、行人头部安全气囊、发动机罩弹出装置、电动安全带、儿童安全座椅、膝盖保护用安全气囊、卫星传感器等。     

基于E-NCAP的6岁儿童乘员损伤防护研究

2016版欧洲新车评价规程(E-NCAP)将后排Q系列6岁儿童假人的损伤值作为儿童保护部分的评分依据,对车辆安全性提出了新的要求。本文中建立了某已开发车型的儿童乘员约束系统仿真模型,并利用C-NCAP试验数据对其有效性进行了验证。根据E-NCAP中的正面40%偏置碰撞和侧面碰撞要求进行了仿真。通过两种碰撞工况下乘员约束系统参数灵敏度分析,选出对儿童乘员损伤影响显著的参数作为优化变量,以儿童损伤综合评价指标WIC最小化为优化目标,采用Kriging算法创建的响应面模型和遗传算法进行参数优化。结果表明,优化后约束系统能有效降低儿童乘员损伤值,正面偏置碰撞得分提高了9.4%,侧面碰撞得分提高了67.9%。     

提供更大安全保障的快速安全气囊传感器

在发生侧面撞击的情况下，侧面和头部气囊的启动要求比前安全气囊更为迅速的做出反应。在这种情况下，系统必须在5到10t秒内将救生气囊充气。因为在门、B柱和乘员之间只有几厘米的空间，在发生侧面撞击时，车辆没有在发生正面撞击的情况下可以保护驾驶员和副驾驶座乘员的大量防撞缓冲空间。     

美国TRW汽车集团发布全新自适应侧安全气囊

美国TRW汽车集团近日在欧洲发布其最新的自适应侧安全气囊技术。该安全气囊技术以"灵活适应性排气"为特点,它可以根据不同的碰撞强度自行调节,从而起到加强驾乘人员保护的作用。自适应乘员安全技术由10年前引进的双级充气装置作为开端,目前已经发展到在气囊打开时,能够将展开力度、安     

基于E-NCAP的10岁儿童损伤防护研究

最新版欧洲新车评价规程(E-NCAP)使用10岁Q系列儿童假人来评价约束系统对儿童乘员的保护效果。针对某国内量产车型,分别采用MADYMO和Hypermesh软件建立了该车的后排6岁儿童乘员约束系统仿真模型和整车有限元模型,并利用试验数据进行了对比验证。将Q10儿童假人放入已验证的儿童约束系统中,根据E-NCAP规定的正面40%偏置碰撞和侧面碰撞要求进行仿真。在对两种工况下乘员约束系统参数灵敏度分析的基础上,选取对儿童损伤影响显著的参数为优化变量,以综合评价损伤指标WIC最小为优化目标,采用Kriging算法创建响应面模型并结合遗传算法进行参数优化。结果表明:优化后的约束系统参数能有效提高对10岁儿童乘员的保护效果,正面偏置碰撞中得分提高了24.6%,侧面碰撞中得分提高了36.5%。     

驾驶员安全气囊的仿真优化

在MADYMO中建立安全气囊的模型,并应用PSM子结构方法建立了车人的简要模型。通过计算机仿真数据与实验进行了对比,并在此基础上从气囊直径、排气孔直径、气流率三个方面对安全气囊进行了优化,使其在正面碰撞中对驾驶员的保护作用有了明显提高。     

驾驶员安全气囊的仿真优化研究

在MADYMO中建立安全气囊的模型,并应用PSM子结构方法建立了车人的简要模型。通过对计算机仿真数据与实验进行对比,并在此基础上从气囊直径、排气孔直径、气流率3个方面对安全气囊进行了优化,使其在正面碰撞中对驾驶员的保护作用有了明显提高。     

自动紧急转向导致斜角碰撞的一体化仿真分析

在前方道路突然出现障碍物的危急情况中，车辆采用自动紧急转向来避障，由于情况紧急，车辆在转向过程中仍可能与其他道路参与者发生碰撞事故。当车辆采用自动紧急转向避让道路前方路口突然闯入的车辆时，与对向来车发生斜角碰撞，由此，对该特定场景的转向-碰撞全过程进行一体化仿真，分析乘员在转向阶段因车辆横摆和侧倾运动引起的离位现象以及离位在碰撞过程中对乘员的动态响应和损伤造成的影响。首先，建立由自动紧急转向导致的斜角碰撞场景；其次，在该场景中，确定车辆在最小避障距离内的紧急变道路径，并计算车辆和乘员在变道过程中的动态响应；碰撞事故发生时刻选取为本车在紧急转向过程中易与对向来车发生碰撞的时刻，且在该时刻乘员具有较大潜在损伤风险；然后，在时域上结合车辆转向阶段和碰撞阶段的运动响应，将其作为整体输入，对乘员在全过程的动态响应进行一体化仿真；最后，分析离位对乘员损伤的影响规律以及影响因素。研究结果表明：紧急转向会导致乘员产生明显的横向离位，降低了约束系统对乘员的保护效果，致使乘员头部和颈部在碰撞中的人车相对运动速度和相对位移明显增大；横向离位使得乘员头部偏离安全气囊中央区域，降低了安全气囊的保护作用；这2个因素导致了乘员头部损伤评价指标H_HIC36增加7.20倍，颈部损伤评价指标N_ij增加2.32倍；乘员头、颈部损伤具有随横向离位程度减小而减小的趋势。     

儿童增高座椅安全带约束路径研究

儿童乘员使用成人安全带约束的儿童增高座椅在发生正面碰撞时,会出现肩部安全带过于接近颈部以及腰部安全带从盆骨滑移的现象,从而导致颈部拉力和弯矩过大,以及造成腹部压力过大的情况。针对该问题进行研究,通过对肩带导向及腰带导向的不同位置进行优化组合,寻找能有效改善该问题的安全带约束路径,同时减少儿童乘员受到的伤害。研究结果表明,安全带约束路径经过优化后可有效改善上述现象,同时也有效地提升了儿童乘坐安全性,其中上颈部拉力减小了21.0%,上颈部弯矩减小了21.8%,儿童乘员的头部和胸部损伤指标也显著下降。     

安全气囊对离位乘员损伤影响的仿真研究

基于MADYMO软件的Gas Flow流体计算方法及5百分位Facet假人建立了驾驶员侧气囊模型及5百分位女性假人两种离位情况(OOP)的计算机模型,并通过气囊静态展开试验及假人两种不同位置的试验验证了模型的正确性。在此模型基础上通过改变气囊参数,分析了各参数对两个位置模型人体各部位损伤影响及其灵敏度。仿真结果表明,对离位乘员伤害影响比较敏感的气囊参数依次为气体发生器峰值压力、气袋体积、排气孔大小、织物渗透率、织物杨氏模量及密度。     

正面碰撞中基于中国人体尺寸的假人损伤响应研究

为探究中国乘员在汽车正面碰撞中的损伤响应,基于中国人体尺寸和现有混Ⅲ 50百分位假人有限元模型,采用全体段缩放方法建立了符合中国人体尺寸特征的中国人50百分位男性假人有限元模型。采用LS-DYNA建立并验证了某量产车型的驾驶员侧约束系统模型,对比分析了中国人50百分位男性假人与混Ⅲ 50百分位假人在同一正面碰撞工况下的损伤响应,并研究了安全气囊的起爆时间、排气孔直径和气体质量流率3个参数对两种假人的损伤影响。结果表明,与混Ⅲ 50百分位男性假人相比,中国50百分位男性假人的头部损伤风险较大,而胸部损伤可能较小;对于混Ⅲ 50百分位男性假人是最优的安全气囊参数未必能给对应的中国假人提供最优的保护,部分安全气囊参数对两种假人损伤的影响趋势甚至是相反的。     

安全气囊起爆模拟试验研究

为设计与验证不同安全气囊的基本形状、拉带形式与位置和泄气孔尺寸与位置等参数,分析不同的气体发生器作用下的气囊展开性能,开发和构建了一种基于压缩空气的安全气囊起爆模拟试验装置,并通过两种不同类型气体发生器标定试验和安全气囊起爆模拟试验进行验证。最后针对试验中发现的温度降低、初始压力不为零和水雾析出问题,进行了系统理论分析和计算,并提出了解决方案。     

儿童约束系统正碰台车试验对比研究

介绍了儿童约束系统的分类、安装使用以及误用类型。基于《机动车儿童乘员用约束系统》强制性国家标准,对市场上较常见的适用于儿童的三款不同品牌、不同安装方式的前向式儿童座椅进行了正面碰撞台车对比试验,并研究了误用情况下对儿童损伤的影响。结果表明,由ISOFIX和座椅支撑安装的儿童座椅对儿童的保护效果最优;而受拉带自身延伸率及安装的座椅头枕和靠背泡沫压缩的影响,由ISOFIX和top tether安装的儿童座椅对儿童的保护效果比单纯由成人安全带安装的效果差;误用儿童座椅肩带将降低儿童座椅对儿童乘员的保护性能。