基于区间数规划的汽车乘员约束系统不确定优化

文中基于区间数规划法研究了汽车乘员约束系统的不确定优化问题.首先,利用MADYMO软件建立了乘员约束系统的仿真模型,并通过试验验证.接着确定以加权伤害准则为目标,安全带刚度、安全带上挂点位置和限力器的撕裂力与撕裂伸长等为设计变量,座椅和膝盖挡板的刚度为不确定量,并基于区间数规划法将不确定优化问题转化为确定性优化问题.通过拉丁超立方试验设计,建立目标函数和约束函数的近似模型,再利用序列二次规划算法和遗传算法分别作为内外层的求解器进行优化.最终,获得乘员约束系统参数的近似最优解.     

汽车烟火式端片预紧器的布置

对于配置有双预紧式安全带的车辆,端片预紧器是其乘员约束系统的关键部件。文章通过对常见的烟火式端片预紧器的布置进行研究,阐述了需满足的布置要求,分析了不同布置位置的影响。针对布置过程中的常见问题,给出了优化对策,为后续车型开发提供了借鉴。     

正面碰撞不同身材乘员保护约束系统的设计

重点研究对50百分位男性乘员实现最有保护的约束系统,应用到5百分位女性乘员和95百分位男性乘员情况下的保护效果,并针对存在的问题提出可根据乘员的身材调整气囊排气孔的面积、座椅安全带限力器水平的智能约束系统,设计了吸能压溃式转向柱,对不同身材乘员的保护效果进行了评价。     

汽车用安全带装置分类及工作原理

分析和阐述了汽车碰撞事故中乘员伤害的原因及相应对策，重点介绍了各种安全带装置的特点、安全带的发展动态以及预紧式安全带和限力式安全带的工作原理。     

智能汽车乘员约束系统的开发方法

分析了普通乘员约束系统在乘员保护方面的局限性和负面作用，介绍了多级气体发生器和安全带限力装置等乘员碰撞保护系统的先进技术；给出了两种汽车智能乘员约束系统中控制模块的开发过程。     

C-NCAP中后排Hybrid Ⅲ 5%小身材假人伤害及影响因素研究

文章使用MADYMO软件建立了包含Hybrid Ⅲ 5%小身材假人的50 km/h正面全宽碰撞后排乘员约束系统仿真模型,根据仿真与实车碰撞试验的对比结果验证仿真模型的有效性。选取座垫摩擦系数、座垫刚度、座垫长度、安全带限力级别和安全带预张紧器作用时间作为优化设计参数,利用正交分析的方法,确定优化匹配结果。通过对优化后的配置进行实车试验,验证了优化的有效性。     

轿车安全带优化设计及模拟计算

安全带中限力器、预张紧器、织带的性能参数是影响车辆安全带系统约束性能的主要因素。采用正交试验设计法，选取织带伸长率、预张紧器开始动作时刻、限力器恒力值以及在该恒力作用下织带的拉出长度为主要因子，提出了安全带优化设计方案。应用MADYMO分析软件建立的模拟计算模型，并提出了夏利7100型轿车的安全带系统优化参数方案。     

大客车正面碰撞乘员约束系统的仿真研究

本文利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括大客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型,对模型进行计算求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量等伤害值。与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程。最后利用该模型在三种工况下对安全带对乘员的HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量和左右大腿力等伤害值的影响进行了比较研究,结果表明三点式安全带对乘客保护效果最好,其次是两点式腰带,不系安全带最为危险。     

制动工况下主动卷收器参数对乘员离位位移影响的分析

主动控制卷收器(ACR)能改善乘员的离位位移并降低二次碰撞的风险。为探究制动工况下ACR对乘员的影响,首先进行志愿者实车道路试验和试验数据的乘员运动响应分析,并建立了包括主动人体模型的仿真模型。模型对标后搭建Kriging近似模型并采用NSGA-Ⅱ算法进行ACR参数优化。结果表明:优化后头部质心和第一胸椎(T1)的离位量分别减小了55%和73.44%,且回弹阶段各部位加速度明显减小,预紧力和乘员离位量呈负相关趋势,且与制动前触发相比,制动后触发ACR时,预紧时间的变化对乘员离位的影响较大。     

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。     

儿童约束系统动态仿真研究及初步参数分析

本文利用MADYMO软件建立包含P系列儿童假人、一款国产汽车用儿童座椅和试验台车的儿童乘员约束系统的计算机仿真模型,并模拟了ECE-R44法规规定的正面碰撞台车试验环境。通过与对应产品的台车碰撞试验结果对比,对该模型有效性进行了验证。同时,在已验证模型的基础上,对儿童座椅及台车试验系统设计参数对儿童乘员响应的影响进行了分析,结果表明儿童座椅的摩擦系数、成人安全带刚度、儿童座椅安全带定位孔孔位置对儿童乘员在正面碰撞中的响应影响较大,通过适当的儿童约束系统设计可以降低儿童乘员在碰撞事故中的受伤几率。     

AEB与可逆预紧安全带联合作用下乘员保护效果研究

针对自动紧急制动系统(AEB)导致乘员在碰撞前出现身体前倾和离位的现象,提出了使用可逆预紧安全带可以改善该现象,并且研究了在AEB和可逆预紧的联合作用下对不同坐姿乘员的保护效果。建立了某车型驾驶员侧包括正常坐姿和四种离位坐姿的约束系统仿真模型,并进行了验证。以五种坐姿乘员为研究对象,分别对比无AEB无可逆预紧,有AEB无可逆预紧,以及有AEB有可逆预紧三种情况下乘员的位移和损伤。结果表明:在只有AEB的作用下,碰撞发生后会增加乘员的离位,当初始坐姿为离位状态时更加严重,导致局部损伤增加,尤其是胸部损伤。在AEB和可逆预紧的联合作用下,各种坐姿下由AEB导致的离位得到改善,对于前移直立坐姿OOP02和左倾坐姿OOP03还能起到纠正初始离位的作用,各部位损伤指标和损伤风险也明显降低。     

汽车安全气囊滚球式碰撞传感器结构设计

在安全气囊系统(SRS)设计中,需要SRS能够精确感应汽车发生的碰撞,并按照程序判断碰撞事故的严重程度。文章采用滚球式碰撞传感器来检测和判断汽车发生碰撞后的撞击信号。汽车发生碰撞时,滚球式碰撞传感器能根据汽车的速度和加速度大小,自动选择安全带预紧器动作或与安全气囊同时工作,从而避免了气囊的浪费。滚球式碰撞传感器具有结构简单、抗干扰能力好、制造成本低以及使用维护方便等优点,已经成功用于多款车型。     

Mathematical model validated by a crash test for studying the occupant’s kinematics and dynamics in a cars’ frontal collision

The aim of the paper was to determine the kinematic parameters that influence the occupant injury risk through a mathematical model. The developed model is a 2D model composed of 4 bodies (2 vehicles, thorax and head). The head and thorax are interconnected with a rotation joint and a torsion spring meant to stiffen the relative movement between the bodies. The thorax is connected with the vehicle body by a linear spring meant to simulate the seatbelt stiffness. The model was solved using Lagrange principle and the validation of the model was made through a crash test performed using the same initial conditions and comparing the obtained values of the displacement, velocity and acceleration parameters with the ones obtained with the mathematical model. The head and torso were chosen due to the fact that they are the common parts of the body that get injured, especially the head with the change of 80 % to cause fatal injury in car’s frontal collision. Once the model was validated, the stiffness of the seatbelt was modified in order to determine the behavior of the occupant in case of car frontal collisions. When the seatbelt stiffness was reduced, the occupant displacement and velocity increased, while by increasing the stiffness, these parameters decreased. The values of the developed model presented a high degree of similarity with the results obtained from the crash test with an error of 10 %. This model can be used by engineers to easily asses the occupant injury risk in case of vehicle frontal collisions.     

正面碰撞后排女性乘员颈部损伤研究及改进方案验证

针对正面碰撞工况中乘用车后排5%女性乘员颈部损伤问题,对乘员颈部损伤与乘员运动及安全带约束之间的关系进行研究,建立颈部损伤机理矩阵分析模型,提出基于安全带力作用的碰撞过程三区间分段分析改进方案,并通过整车试验对比验证了该改进方案的有效性。结果表明,该方案颈部拉伸力F_z平均降低32%,颈部伸展力矩M_ocy平均降低67%,头部损伤指标HIC₁₅平均降低61%,提高了后排5%女性乘员头颈部的碰撞安全性。     

Dynamic analysis of seatbelt systems with anti-inertial release mechanisms

In order to prevent the uncontrolled release of seatbelt buckles due to high acceleration caused by pretensioners, anti-g buckles that have pendulum-shaped g-masses to block the releasing motion are commonly adopted in seatbelt systems. However, even with the wide applications of anti-g buckles, the underlying operational principles of anti-g buckles have yet to be investigated. This work studies conditions for the engagement of the g-mass to prevent inertial release, and conditions for maintaining a blocked state under very high acceleration. Using a multibody model of an anti-g buckle, the effects of various design parameters on the performance of the anti-g buckle have been examined. It turns out that design variables associated with the geometry of the g-mass and its contacting surface configuration play important roles. In order to account for the dynamic interaction between driver and seatbelt, a multibody model of a seatbelt system is combined with a dummy model to form a single dynamic system. Using the measured displacement of the buckle during the explosion of a pretensioner as the driving condition for simulation, dynamic analysis of the seatbelt with driver interaction has been carried out. Through comparison with measured and computed accelerations of webbing, which shows good agreement, the validity of the model has been demonstrated. The dynamic model for seatbelt and driver can be used as a design tool for the development of anti-g buckles.     

小空间车型第2排乘员保护性能优化

为了研究小空间车型第2排乘员在正面碰撞过程中受到的伤害,利用仿真分析的手段,对比分析了不同的车体碰撞波形、乘员布置空间以及约束系统性能参数对第2排乘员伤害的影响,确定了安全带限力等级、车体碰撞波形及第2排座椅坐垫的布置角度是影响第2排乘员保护安全性能的关键因素.针对第2排乘员布置空间较小的车型,在保证第2排假人头部伤害满足目标要求的情况下,减小安全带的限力等级,增大第2排假人头颈部及胸部的前移量,以降低假人颈部及胸部的伤害,从而有效改善了第2排乘员的伤害情况.     

Analytical study on the performance of a high power pretensioner

In this paper, a numerical procedure to estimate the performance of the high power pretensioner used in the seatbelt of a passenger vehicle is presented. The data on the gas explosion pressure in a 10-cc volume and the data on the displacement of the rack according to time were applied to the numerical procedure. The procedure was implemented using MATLAB. The testing device, which met the automobile industry standards, was created. Experiments were carried out seven times under the same conditions, and the mean values of the web retraction and belt load were used as the representative data. By comparing the simulation results to the test results, the numerical procedure presented in this paper was verified.     

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...     

汽车正面碰撞试验中后排乘员伤害特性的研究

提出了正面碰撞中后排乘员假人伤害的试验方法和评价指标。通过分析10个车型正面碰撞试验结果,得出了正面碰撞中后排乘员头部、胸部和大腿等部位的伤害特性。