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当MADYMOAutoDOE在乘员约束系统

发布时间:2021-09-10 15:39:04 阅读: 来源:葡萄酒发酵罐厂家

MADYMO/AutoDOE在乘员约束系统优化中的应用

摘要:乘员约束系统的参数对乘员保护的效果相当重要。本文介绍了通过MADYMO/AUTODOE 对一种折叠式安全带系统进行的优化, 优化的目标是在GB11551 工况下的乘员伤害最小。根据实际情况选择了安全带延伸率和折叠长度作为优化的参数。优化结果表明,这种折叠式安全带可以改变乘员运动姿态,并达到降低乘员伤害的目的。

简介

MADYMO/AUTODOE 是乘员安全性分析用于低精度软件。AUTODOE 结合了DOE(试验设计)和CAE 分析的特点,可以根据用户定义自动完成试验设计、模拟计算以及相关的数据分析。极大的方便了相关方面的工程设计和研究分析。AUTODOE 的分析流程如图1。

图1 AUTODOE 分析流程

折叠式安全带是将织带在腰带或肩带的地方重叠一段并缝合起来,在安全带载荷达到规定的阀值后会被撕开,降低织带作用力从而达到保护乘员的效果(图2)。但这种安全带的使用也会导致乘员前移量增大,引起腿部等其他部位较大的伤害。

图2 折叠式安全带

本文利用MADYMO/AUTODOE 对某车型的折叠安全带系统进行了优化。

模型的建立

该乘员约束系统主要包括:

1. 乘员空间:地板、防火墙、风挡玻璃。

2. 约束系统:座椅、安全带、方向盘,仪表板。

3. 转向系统:转向管柱、方向盘(图3)。

图3 乘员约束系统模型

通过实车试验,验证了模型的有效性。

模型的优化

根据实际情况,选择了织带延伸率和折叠长度两个易于控制的参数对系统进行优化。参数水平的选择如表1。表1 优化参济南试验机为什么那么好?数及其水平

在GB11551 要求的碰撞条件下,假人的伤害必须满足以下要求:

1. 头部损伤指标(HIC)≤ 1000,或“无头部接触”;

2. 大腿轴向力Ff≤ 10000N;

3. 胸骨压缩量≤ 75mm。

试验和仿真结果显示,碰撞中假人的胸骨压缩量较小,所以优化过程中并不将其作为一个目标值。所以优化的目标为:在大腿轴向力小于一定值F0 的约束条件下寻找HIC 的最小稳定解,即:

根据AUTODOE 的计算结果绘制出HIC 和Ff 响应曲面(图4)。

图4 AUTODOE 的计算结果结账时会额外花多少钱

从计算结果可以看出,适当增加折叠长度和增加延伸率可以降低HIC 值,但会导致大腿轴向力增大,反之亦然。大腿力的响应是近似线性的,而HIC 的响应呈现较强的非线性,因此在设计时要考虑优化结果的稳定性。

优化结果比较

最终优化的参数值为:

1. 织带延伸率为14%;

2. 折叠长度为80mm。

优化后的结果与最初的设计(7%没有折叠)的结果对比如图5 所示。优化后的HIC 降低了约20%,而大腿轴向力也限定在一个合理的范围,取得了很明显的效果。

图5 优化前后HIC 的对比

结论

这里乘员约束系统的优化只考虑到安全带的参数,实际中还可能涉及安全气囊、膝垫、座椅等等许多种参数的优化,参数的增多也增加了系统的复杂程度。而通过AUTODOE 的试验设计可以大大简化优化步骤,很清楚的分析各种参数对乘员保护SEBS发泡材料的另外一优势是材料可以回收再利用的影响,从而方便的实现乘员约束系统的优化设计。

致谢

非常感谢TNO 的刘学军博士在本项目的开发过程中给予的支持。

参考文献

1. 王瑄,李宏光,赵航等. 现代汽车安全. 北京:人民交通出版社,1998.

2. MADYMO Reference Manual, Version 6.1, TNO Automotive, 2003.

3. A. C. Bosio, H. A. Lupker. Design of Experiments in Occupant Simulation. SAE 910891.

作者:宋正超

联系:

E-mail: zhengchao_song@(end)

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