汽车驾驶员安全气囊的约束系统及仿真优化研究,机械工程论文.docx

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1、汽车驾驶员安全气囊的约束系统及仿真优化研究,机械工程论文本篇论文目录导航：【】【】 汽车驾驶员安全气囊的约束系统及仿真优化研究【】【】【】 汽车碰撞与安全论文范文：汽车驾驶员安全气囊的约束系统及仿真优化研究 内容摘要：通过计算机仿真方式方法研究驾驶员安全气囊的保卫效果。建立驾驶员安全气囊模型以及约束系统模型，并进行有效性验证，进行仿真分析。通过正交试验进行优化，确定约束系统参数。结果表示清楚，在正面碰撞中，优化后的驾驶员安全气囊对假人保卫效果更好。 本文关键词语：驾驶员安全气囊；约束系统；仿真优化； 作者简介：姜强，硕士，就读于辽宁工业大学。研究方向：车辆系统动力学及控制。； 基金：辽宁省自然

2、基金项目编号202102369赞助； Abstract:The protection effect of the driver s airbag is studied by computer simulation. Establish a driver airbag model and a constraint system model, and verify the effectiveness and perform simulation analysis. Optimization by orthogonal experiment to determine the constraints

3、of the system parameters. The results show that in the frontal collision, the optimized driver airbag has better protection effect on the dummy. Keyword:driver airbag; restraint system; simulation optimization; 前言 驾驶员安全气囊是汽车被动安全辅助装置1,2,当发生正面碰撞时，驾驶员安全气囊在驾驶员与车内饰之间霎时展开，驾驶员头部因惯性与灌满气体的气囊接触，驾驶员头部到达缓冲，起到保卫

4、作用。通过建立和优化标准的正面碰撞模型，并通过汽车实际碰撞试验数据进行验证，模拟驾驶员的防护效果，对驾驶员安全气囊的构造进行优化。 1 驾驶员安全气囊建模与验证 本文采用MADYMO软件里自带的驾驶员安全气囊模型，通过MEM3单元进行网格划分。使用MADYMO软件中的FOLDER模块，对未折叠的帘式气囊进行折叠，建立FE_MODEL,通过MADYMO软件对气袋材料、气囊类型、气囊外界环境温度、气压、气体成分等进行定义。最后通过AIRBAG_CHAMBER定义气体发生器。将建立好的驾驶员安全气囊模型进行仿真计算。 图1 气囊体积变化实验与仿真比照 图1是建立的驾驶员安全气囊仿真模型静态起爆时，气

5、囊体积变化与实验比照。能够看出，驾驶员安全气囊仿真模型和试验展开经过体积变化比拟吻合，验证了驾驶员安全气囊模型展开时间、形状的有效性。通过静态起爆实验，模拟值与实验值基本一致，能够进行下一步研究。 2 驾驶员约束系统建模与验证 基于MADYMO软件，建立正面碰撞车体需要利用PSM子构造思想，建立好的正面碰撞车体能够模拟碰撞后的变形情况。采用上文已验证的气囊模型，从MADYMO软件中提取50百分位Hybrid型男性假人。上述已验证驾驶员安全气囊模型与车身和假人模型相匹配，建立约束系统模型。 图2 驾驶员约束系统模型 图3是仿真与实验假人头部合成加速度曲线比照。由图可知，两条曲线趋势大体一样，峰值

6、数值比拟接近，吻合程度远大于85%,所以该模型是有效的。 图3 仿真与实验假人头部合成加速度曲线比照自 3 驾驶员安全气囊参数优化 利用正交实验的极差分析法对安全气囊相关参数进行优化4.本文针对气袋直径、排气孔直径、质量流量三个因素进行分析研究。通过三个参数进行正交试验，运用极差分析法对结果进行优化，确定最佳约束系统参数。将排气孔直径、质量流量、气袋直径分别记为X、Y、Z.排气孔直径分别设为34mm、36mm、38mm;质量流率分别设为0.85、0.95、1.05;气袋直径分别设为675mm、690mm、715mm.在适当的范围内，三个因素中每一个都有三个层次，进行正交试验。共有9个实验能够反

7、映实验的所有信息，测得的HIC值分别是692.85、710.63、876.17、778.64、655.32、439.58、687.38、405.81、423.39. 头部伤害指标简称HIC5,HIC是一个无量纲的物理量，计算公式如下1 , MADYMO软件每次仿真结束之后能够直接输出该物理量。 式中，t1、t2是任意的两个时间点，a t 为合成加速度，通常用重力加速度G的倍数来表示。 表1 HIC极差分析 由表1 HIC值极差分析得出，RY RZ RX,讲明三个因素中，主要影响因素是排气孔直径，其次是气袋直径之后是质量流率。又由于KX3 KX2 KX1、KY3 KY2 KY1、KZ1 KZ2

8、KZ3,所以HIC的因素优水平是X3Y3Z1. 图4 优化前后假人头部和成加速度仿真比照 图4是假人头部合成加速度曲线试验和优化前后CAE仿真比照，由图能够看出，假人头部峰值加速度曲线的优化效果。法规中高低性能限值分别对应500与700,优化前HIC值为541.86,优化后HIC值为382.74.能够看出优化后的HIC值到达C-NCAP法规最大性能限值标准。 4 结论 汽车驾驶员安全气囊在汽车被动安全领域是非常重要的。基于MADYMO软件建立约束系统模型，通过正交试验的极差分析法对模型进行优化。通过仿真曲线能够看出优化后的驾驶员安全气囊对头部具有良好的保卫效果，所研究的方式方法具有一定的理论基础和实践意义 以下为参考文献 1杨烁汽车正面碰撞中假人头颈部仿真研究D.吉林大学，2021. 2梁阿南。某乘用车智能安全气囊匹配研究D.吉林大学，2018. 3王清，段敏基于MADYMO的驾驶员安全气囊仿真优化J汽车实用技术，2021 19 :34-36. 4王富强，蔡君，乔维高驾驶员安全气囊的仿真优化J轻型汽车技术，2018 04 :19-22. 5李亚明。基于C-NCAP汽车正面碰撞驾驶员侧约束系统匹配与优化D.辽宁工业大学， 2021.