乘员约束系统仿真模型的建立及参数分析与优化

论文摘要

随着国民经济的快速增长,人民生活水平的普遍提高,汽车的保有率正在大幅提高。随之而来的交通安全问题也成为了人们所普遍关心的一个问题。如何提高汽车的安全性,更好地保护乘员安全成为车辆工程和相关领域要解决的重要技术问题。乘员约束系统是汽车被动安全领域内的重要研究内容之一。国内外在约束系统仿真方面的研究主要使用MADYMO软件作为主要研究工具。本文针对某车型进行了基于MADYMO软件的约束系统建模,并在仿真模型的基础之上进行了相关的优化。主要在以下几个方面进行了相关的工作。首先,在大量查阅相关文献的基础上总结了乘员约束系统伤害指标评价准则;对我国CMVDR294、欧洲的ECE R16、美国的FMVSS208的相关法规要求进行了研究;其次,对与约束系统相关的多刚体和有限元理论进行了消化、总结;再次,应用荷兰TNO开发的MADYMO软件,利用已有的试验数据对某车型约束系统包括安全带、安全气囊等进行了建模,得到了良好的仿真模型;最后,对约束系统的性能特点进行了分析,并应用modeFROTIER软件对已建立的约束系统模型进行了参数灵敏度分析,并在此基础之上进行了相关的优化。研究结论表明安全气囊的点火时间、预紧器的点火时间都对乘员的伤害指标有重要影响,并对上述参数进行了相关优化得到了较好的优化结果,改善了约束系统对乘员的保护效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 机动车被动安全性研究的背景及意义
• 1.2 汽车被动安全性的研究内容与现状
• 1.3 汽车碰撞技术法规
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 约束系统仿真的理论基础
• 2.1 乘员伤害的评价
• 2.2 多刚体动力学理论
• 2.2.1 单个刚体动力学
• 2.2.2 多个刚体动力学
• 2.3 有限元理论
• 2.3.1 物体变形状态的描述
• 2.3.2 虚位移原理和虚应力原理
• 2.3.3 几何非线性板壳单元的一般列式
• 2.4 本章小结
• 第三章 约束系统仿真模型的建立
• 3.1 MADYMO 软件介绍
• 3.2 车体模型的建立
• 3.3 假人模型的建立
• 3.4 安全带模型的建立
• 3.5 气囊模型的建立
• 3.6 接触定义
• 3.7 加载加速度曲线
• 3.8 仿真模型的输出
• 3.9 本章小结
• 第四章 约束系统参数灵敏度的分析和优化
• 4.1 modeFRONTIER 简介
• 4.2 modeFRONTIER 模型的建立
• 4.3 modeFRONTIER 的求解与后处理过程
• 4.3.1 灵敏度分析
• 4.3.2 折线图与历史图
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢