基于客车约束隔板灵敏度参数设计的乘员损伤研究与优化

以客车约束隔板为研究对象,以LS-DYNA为仿真分析工具,采用正交试验设计方法,进行约束隔板参数灵敏度的研究,从而找出对乘员加权损伤指标(WIC)影响较大的设计参数。约束隔板参数优化后,乘员WIC比初始值降低了47.7%,优化效果显著。     

校车座椅动态试验乘员损伤研究与优化

以校车座椅为研究对象,以LS-DYNA为工具,采用分式析因试验设计及全因子试验设计方法,研究约束系统参数灵敏度,从而找出对乘员加权伤害指标（WIC）影响较大的设计参数。约束系统参数优化后,乘员WIC比初始值降低了20%,优化效果显著。     

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。     

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%。     

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%。     

汽车膝部气囊设计与优化

针对某车型建立了MADYMO车体模型和膝部气囊模型,并通过试验验证了模型的有效性。利用该模型对安装与未安装膝部气囊情况下假人的运动响应和伤害值进行了仿真分析,研究了膝部气囊在正面碰撞中对假人各部位的影响。根据仿真结果,通过正交试验对初步设计的膝部气囊进行了优化设计,优化后WIC值减小了3.39%,表明膝部气囊对下肢的保护性能得到很大提升。     

某车型小偏置碰撞约束系统及假人评定项优化研究

为提升某车型正面25%偏置碰撞试验乘员保护性能，开展了假人伤害等级评定项、约束系统和假人运动等级评定项试验方法及优化方案研究。首先，通过仿真对标试验的方式建立准确模型；然后，增加侧气帘、优化安全带、安全气囊点火时间及参数、优化转向管柱支架和仪表板支架结构；最后，利用计算机辅助工程（CAE）方法进行了验证，结果表明：假人大腿和髋部、腿部和脚部等级由一般（M）和较差（P）提升到了优秀（G）和良好（A），约束系统和假人运动等级评定项由较差（P）提升为优秀（G）；小偏置碰总体评价由较差（P）提升为优秀（G）；乘员加权伤害指标（WIC）降低了22.97%。     

基于数理分析的假人骨盆运动轨迹研究

以约束系统仿真模型及整车试验数据为基础,对假人骨盆旋转角度与假人骨盆加速度的关系进行研究,运用数理分析方法拟合出计算骨盆旋转角度的数学公式,总结出由整车试验的假人骨盆加速度转化为假人骨盆运动轨迹的方法,解决了通过整车试验录像无法定量分析假人骨盆运动轨迹的难题。为下一步约束系统匹配和参数优化提供基础和依据。     

驾驶员侧50%假人约束系统配置5%女性假人伤害研究

在L车型开发后,进行了3次正面碰撞试验,对基于50%假人开发的约束系统对5%假人的保护效果进行了研究。3次正面碰撞试验分别为驾驶员侧分别为50%假人和5%假人,安全气囊和安全带预紧功能正常起爆;驾驶员侧为5%假人,但安全气囊和预紧功能不起爆。研究结果表明,基于50%假人开发的约束系统,对5%假人的头部和胸部依然具有较好的保护作用,但对5%假人的颈部伤害较重,可通过对安全气囊分级起爆、调整拉带设计等方法进行优化;安全气囊不起爆方法不可取。     

基于试验设计和响应面建模的轿车白车身模态多目标优化

结合了试验设计和响应面建模的方法来研究轿车白车身的模态频率优化途径。通过正交试验设计方法,计算了某轿车白车身模态对车身后部零件板厚的灵敏度,遴选出灵敏度较大的设计变量。在此基础上进行第二轮试验设计计算,进行响应面建模,在精度较高的响应面上进行了同时以扭转频率和重量为目标的优化计算。最终从一组帕累托最优解中选出了符合要求的零件板厚组合。总结出了一套高效的针对板厚设计的白车身模态频率优化方法与流程。     

2D IR-TRACC传感器校准研究

碰撞假人用位移传感器用来测量碰撞过程中假人膝部、胸部等部位产生的位移量,以此判断碰撞对人体的伤害程度,本文详述了2D IR-TRACC传感器线位移灵敏度、横向位移量、旋转电位计灵敏度的校准方法,运用最小二乘法拟合及单变量求解得到了传感器灵敏度的最优解,并评定了2D IR-TRACC传感器线位移测量结果的测量不确定度,验证了本校准方法的有效性,满足溯源需求。     

正面碰撞中假人大腿的伤害

为了掌握假人大腿伤害机理,解决汽车实际碰撞中假人大腿伤害超标问题,文章首先通过应用Hyperworks和Dyna等软件仿真分析得出大腿伤害的机理,即碰撞中假人下肢与仪表板第1个接触点是假人的小腿且会造成较大的膝盖滑移量,然后针对具体车型问题提出降低仪表板刚度的优化方案,最终通过实车碰撞试验验证解决方案的有效性。提出保证碰撞中假人下肢与仪表板的第1个接触点是假人膝盖的IP型面的设计方案。     

基于相对灵敏度分析的中型客车车架轻量化设计

建立了某客车车架的有限元模型,分析了车架的弯曲和扭转刚度。对车架各构件进行了灵敏度分析,取质量灵敏度与刚度灵敏度之比较大的构件厚度作为设计变量,以质量最小作为目标函数,以位移为约束条件,对车架进行了轻量化设计。优化结果表明,基于灵敏度分析的优化设计方法可行,轻量化效果明显。     

基于乘用车内部凸出物试验测评方法研究

目前,国内外有关汽车内部凸出物试验的标准中均只将假人头部作为参考指标;而正面碰撞法规和C-NCAP(2021版)中均将假人的头、颈、胸、骨盆、腿等部位损伤值作为衡量汽车安全性能优劣的重要评价指标。本文通过滑台碰撞试验方法,对汽车内部凸出物试验测评方法进行研究;结果显示:假人的头、颈、胸、腿部均受到不同程度的损伤;尤其是95th假人的骨盆位移量过大,造成假人下半身受到损伤更为严重。因此,本文建议乘用车内部凸出物试验测评方法中,应适度考量假人多个部位及其损伤指标,旨在不断完善我国汽车安全标准体系,进一步提升汽车安全性能,更好地保护驾乘人员的乘车安全。     

基于中国人体形特征的行人假人缩放方法

结合中国人体形特征和假人缩放方面的研究成果,提出了基于受害人体形特征的行人数字仿真假人快速定制方法。该方法通过交互式程序,只需输入受害人的身高和人体质量信息,就可以快速生成多刚体假人模型。文中还以一起真实的事故案例为例,研究了假人体形参数对仿真结果的影响,结果显示假人体形参数对事故再现结果的影响不容忽略,尤其是要注意假人的几何尺寸方面,而对于人体质量误差的要求则可适当放宽。     

基于PSO-SVR近似模型的乘员约束系统稳健性优化

综合运用近似模型参数优化技术和稳健性优化方法对汽车乘员约束系统进行优化。通过全局灵敏度分析,选出对加权伤害准则(weighted injury criterion,WIC)影响大的参数;采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量回归(SVR)模型参数和核函数参数进行优化,建立高精度的PSO-SVR近似模型;在确定性优化的基础上进行基于蒙特卡罗抽样的稳健性优化。结果表明:优化后乘员约束系统性能得到明显提升且兼顾了稳健性。     

第二代测量假人装置的构成和安装方法

H点测量假人在测量竞争车型的关键尺寸、整车设计开发确定内饰参考点和乘员布置目标尺寸过程中都有广泛应用。第二代测量假人在原1997假人版本上进行了修改,包括外部结构、质量分布、布置顺序等方面都有很大的改进。文章介绍了第二代假人的外形构成及实际应用中的安装方法。     

Reliability-based sensitivity analysis of vehicle components with non-normal distribution parameters

Techniques from the perturbation method, fourth moment method, reliability-based design theory, and sensitivity analysis approach are employed to present a practical and efficient method for testing the reliability sensitivity of vehicle components with non-normal distribution parameters. With the condition that the first four moments of original random variables are known, the reliability sensitivity theory and cases are researched using the presented numerical method. The variation regularities of reliability sensitivity are obtained and the effects of design parameters on reliability of the vehicle components are studied. The sophisticated formulation provided in this paper is easily amenable to computational procedures. The respective program can be used to obtain the reliability sensitivity of vehicle components with non-normal distribution parameters accurately and quickly. The results obtained are perfect and the solutions compared very well with those from Monte Carlo simulation. The method presents a theoretic basis for the reliability design of the vehicle components.     

基于多学科优化的正碰约束系统参数设计

约束系统是汽车被动安全的重要组成部分,为提高约束系统的有效性,以Hybrid III 50th男性假人在100%重叠正面碰撞工况下的得分为基础进行多学科优化分析,得到了安全带及安全气囊参数与假人胸部、小腿之间的变化关系。并通过调整安全带和安全气囊参数,得到了最优参数匹配,使假人得分从14.12分提高到14.46分,有效提高了假人得分,对约束系统参数设计具有一定的参考意义。