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%。     

汽车正面碰撞中驾驶员侧约束系统的可靠性优化

采用MADYMO仿真分析软件建立了某车型正面碰撞的驾驶员侧约束系统仿真模型;针对原始模型因假人碰撞转向盘造成的计算结果的不连续性,通过修正模型提高了乘员损伤值响应面的精度;考虑了系统中存在的随机性,对安全气囊和安全带的主要参数进行了可靠性优化,有效减小了正面刚性墙碰撞中假人的损伤值,并使乘员约束系统满足可靠性的设计要求...     

基于遗传算法和可靠性分析的乘员约束系统优化

为提高乘员假人在CNCAP正面碰撞中的得分,在对某车的仿真模型进行试验验证基础上用遗传算法优化约束系统相关参数,优化目标是使假人头部、颈部和胸部的伤害值最小。然后根据可靠性的要求合理选择了参数的取值范围。     

正碰和偏置试验中的Q3损伤对比研究

针对目前儿童乘员保护不足的问题,本文在某款C级轿车上采用50km/h的正面100%重叠刚性壁障碰撞试验(简称正碰试验)和64km/h的正面40%重叠可变形壁障偏置碰撞试验(简称偏置试验)对比分析Q3儿童的损伤情况。依据C-NCAP 2021版评价规程对2个试验工况中Q3儿童进行评价。2种工况,儿童假人体现的损伤情况均严重。正碰试验中头部、颈部和胸部压缩量的损伤值更大。对胸部累积3ms合成加速度而言,偏置试验得分很低,损伤更大。目前,5点式儿童安全带起不到很好的缓冲吸能的保护效果。车辆开发商可以设计能更好保护儿童乘员的约束系统。     

正面100%重叠刚性壁障碰撞试验仿真中三岁儿童乘员的损伤评价

本文中应用已验证的具有详细解剖学结构的国人三岁儿童乘员生物力学模型，根据C-NCAP(2021版)要求，建立正面100%重叠刚性壁障碰撞试验模型进行仿真，以对比三岁儿童乘员在不同约束系统中头部、胸部的运动学和生物力学响应，对汽车碰撞中三岁儿童乘员保护进行分析评估。结果表明：使用安全带能大概率降低儿童乘员在汽车碰撞中遭受损伤的风险，五点式安全带对三岁儿童乘员的保护性能优于三点式安全带。应用具有高生物仿真度的儿童乘员生物力学模型，能应用生物力学评价参数对儿童乘员损伤机理进行深度分析，进而对儿童保护装置和试验车型进行全方位多层次的评估。     

儿童安全座椅侧面碰撞头部保护研究

根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECE R129)要求,建立台车座椅约束系统模型,施加法规中规定的速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过台车侧撞试验,验证了所建有限元仿真模型的有效性。通过压缩试验,对30倍发泡率EPP材料力学性能进行测定,确定采用包含应变率效应的MAT83材料卡片,以模拟EPP材料头枕在碰撞工况下的力学响应。以儿童乘员头部3 ms加速度和HPC作为评价指标,对比分析EPP材料和普通材料对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:与普通材料相比,采用EPP材料后,Q3假人模型HPC降低24.9%,头部3 ms加速度降低8.1%,有效降低了汽车侧面碰撞对儿童头部的损伤。     

基于NSGA-Ⅱ遗传算法的前排乘员约束系统优化

为使约束系统在不同类型碰撞中都能对不同身材的前排乘员提供有效的保护,利用多刚体动力学分析软件MADYMO建立了某车型正面碰撞和偏置碰撞前排乘员侧约束系统的仿真模型,由实车碰撞实验进行标定,且分别调入第5百分位女性假人和第95百分位男性假人。运用响应面法建立6种工况的代理模型,用NSGA-Ⅱ遗传算法对约束系统进行多目标优化。结果表明:优化后,第5百分位女性假人正面碰撞和偏置碰撞加权伤害指标值分别降低了10.2%和19.5%,第50百分位男性假人分别降低了14.4%和12.7%,第95百分位男性假人分别降低了8.4%和5.7%。     

汽车侧面碰撞中内板参数与乘员伤害值的相关性分析

基于多刚体理论建立了某国产中级轿车的侧面碰撞乘员约束系统动态仿真模型，并依据试验结果进行了模型有效性验证。应用统计学中相关系数的概念，通过仿真计算分析了该车侧面碰撞中汽车车门内板刚度等参数与乘员伤害值的相关性，获得了车体参数对假人综合伤害值的影响程度，使该车在侧面保护系统设计过程中能够更有针对性地优化相关参数，以提高分析效率。     

正面碰撞前后双气室气囊的设计与优化

针对大体型乘员易击穿气囊的问题,设计了一款新型的前后双气室安全气囊,提高对大体型乘员的保护效果。首先基于MADYMO建立某A级车的乘员约束系统模型,通过仿真和试验验证其有效性。接着以经验证的汽车正面碰撞模型为基础,建立一个装有前后双气室气囊的正面碰撞模型,并对该模型进行正面碰撞仿真。最后利用正交试验对双气室气囊的参数进行优化。结果表明:优化后双气室气囊的大体型乘员加权伤害指标值WIC较传统单气囊降低了30.7%,显著提高了约束系统的安全性能。     

汽车侧面碰撞乘员约束系统的多目标优化

针对某轿车建立了基于多刚体理论的侧面碰撞乘员约束系统动态仿真模型,并依据试验结果进行了模型的有效性验证。通过对乘员侧面碰撞伤害指标的分析,提出了包含乘员多输出目标值的综合伤害评估值,并应用试验设计方法,以所提出的综合伤害评估值为目标进行了该车的侧面碰撞乘员约束系统多参数优化,给出了符合实际的优化结果。     

某车型小重叠碰撞仿真及车体结构优化

该文建立了某实车正面小重叠碰撞有限元分析模型。先对该模型进行对标验证,然后根据"美国公路安全保险协会"(IIHS)相关评价体系的要求,进行了25%重叠偏置碰撞仿真,并分析与评估了碰撞中的结构变形。根据在25%小重叠偏置碰撞工况与传统40%偏置碰撞工况的有限元仿真结果的对比,提出了该车的优化方案:为了增加前舱吸收碰撞能量的能力和提高乘员舱刚度,改进了发动机舱上边梁结构。结果表明:该优化后的车体结构方案,得分从原来的"差",提升为"良",从而提高了整车的耐撞性。     

正面碰撞时轿车后排乘员的保护

为提高轿车后排乘员在发生正面碰撞时的安全性,文章利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立包括某轿车车体、安全带和假人的乘员约束系统正面碰撞模型,并与碰撞试验结果进行对比,验证了模型有效性。利用该模型对安全带形式和座垫角度对乘员的HIC、胸部3ms加速度和左右大腿力等损伤值的影响进行了比较,表明使用3点式安全带同时匹配座垫倾角25°的方法,能使头部损伤下降59%,胸部伤害下降20%,腿部损伤下降70%,有效提高后排乘员的安全性。     

滑车模型在汽车碰撞仿真中的应用

按照CMVDR294中试验规定,制定模拟工况,建立某跑车整车碰撞仿真的滑车模型。应用碰撞模拟软件ESI/PAM-CRASH进行仿真计算,获得满足法规要求的跑车乘员约束系统的参数。将优化后的乘员约束系统和整车进行组合,进行“整车 乘员 乘员约束系统”碰撞过程仿真,证明用滑车模型进行假人伤害值分析、乘员约束系统分析的合理性。     

滑车模型在汽车碰撞仿真中的应用

按照CMVDR 294中试验规定，制定模拟工况，建立某跑车整车碰撞仿真的滑车模型。应用碰撞模拟软件ESI／PAM-CRASH进行仿真计算，获得满足法规要求的跑车乘员约束系统的参数。将优化后的乘员约束系统和整车进行组合，进行“整车 乘员 乘员约束系统”碰撞过程仿真，证明用滑车模型进行假人伤害值分析、乘员约束系统分析的合理性。     

正面碰撞中的乘员约束系统仿真分析与验证

本文通过对某华晨汽车自主开发车型进行正面碰撞仿真分析,考察乘员在佩带三点式安全带条件下的运动响应和伤害情况。为减少车体变形对约束系统的影响,在车身结构试验与仿真对标的模型基础上进行乘员约束系统对标。从车身的变形形态、乘员的运动响应、假人伤害值等几个方面综合评价乘员保护的碰撞安全性能,通过约束系统良好的对标表现,分析出对正面碰撞乘员约束系统的影响因素。经过验证表明,采用有限元的乘员约束系统碰撞仿真分析方法能较真实地反映出试验碰撞的状况和结果,具有实际工程应用价值,可用于后期的优化工作。     

全承载式客车正面碰撞安全性的改进

研究了国内某量产全承载式客车的正面碰撞安全性,并改进其设计。采用有限元方法和多体动力学方法,建立了该客车的仿真模型、驾驶员约束系统仿真模型,进行了50 km/h正面碰撞仿真研究。客车的结构改进包括:在客车前端增加了吸能结构;为驾驶员约束系统匹配了安全带以及安全气囊。对改进后的模型进行了50 km/h正面碰撞仿真,计算了假人头部损伤值、胸部压缩量、大腿部伤害值。结果表明:改进后该客车50 km/h正面碰撞安全性有了较大提高,驾驶员损伤参数值均在乘用车正面碰撞乘员保护法规(GB11551-2003)参考值范围内。因此,将50 km/h作为客车正面碰撞试验速度在理论上具有可行性。     

面向C-NCAP的正面乘员约束系统优化设计

从某车型面向C-NCAP的正面乘员约束系统开发入手,经分析指出其优化流程应将正面刚性墙试验的约束系统参数优化作为主要条件,将正面偏置可变形障壁试验的约束系统参数优化作为约束条件,同时考察约束系统各参数对不同工况中乘员伤害的影响.介绍了如何运用CAE以及正面约束系统优化分析方法对参数进行优化的过程.     

基于多目标遗传算法优化和研究CIASI保险指数安全性能

以CIASI保险指数的正面25%偏置碰撞、侧面碰撞和车顶抗压为例,对如何提高乘员舱耐撞性强度和车身轻量化进行研究。将有限元整车碰撞模型解耦成乘员舱简易模型,对乘员舱简易模型主要结构件进行DOE试验设计并构建Kriging近似代理模型,基于非支配排序遗传算法对乘员舱强度和车身质量进行多目标确定性和可靠性优化。结果表明,优化后乘员舱强度提高10.18%,并且相比初始设计减重10.0%,为对应保险指数提供参考建议。     

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。     

基于DOE的儿童乘员约束系统约束路径优化

为优化安全带固定式儿童乘员约束系统(CRS)安全带设计,用"试验设计方法(DOE)",优化约束路径参数。用CRS有限元模型,建立Hybrid III 3岁儿童假人正面碰撞仿真模型,用台车试验结果进行了验证。改进了CRS骨架结构,用正交试验设计,研究安全带导向环固定位置、骨架座椅厚度及儿童乘员与五点式安全带之间的摩擦因数等因素,对头部伤害指标(HIC15)值、胸部合成加速度、胸部垂直加速度等损伤参数的影响。结果表明:头部前倾位移量,从高于法规限值(550 mm)的1.5%,降到低于限值的15%。安全带导向环固定位置是最为敏感的因素;因此,优化导向环固定位置及降低摩擦因数,可减少头部最大位移量。