后碰工况中主动式安全带参数分析及仿真优化

发布时间：2020-04-19 11:42

【摘要】：追尾碰撞是交通事故中较为常见的一种,追尾前由AEBS引起的乘员离位会加大乘员的挥鞭伤。主动式安全带卷收器ACR(Active Control Retractor)是一种先进的约束系统装置,可以较好地改善乘员离位的程度。国外关于ACR的研究主要在于联合自动紧急制动系统AEBS(Autonomous Emergency Braking System)分析乘员在正面碰撞中的损伤情况。国内相关研究较少,关于追尾碰撞中主动式安全带对乘员挥鞭伤影响的相关文献还比较匮乏。基于此,本文集成了主被动安全仿真技术,利用单因素分析法分析了主动式安全带关键参数在预碰撞阶段对乘员姿态的影响以及追尾碰撞中对乘员损伤的防护作用。同时,考虑多因素交互作用,进行主动式安全带和座椅关键参数的匹配优化。本文主要研究工作如下:1、事故场景搭建。基于实际交通事故案例,结合仿真软件PreScan和Ls-DYNA,模拟自动紧急制动场景和追尾碰撞工况。为后续研究提供制动加速度、俯仰角曲线和碰撞加速度。2、约束系统模型建立和有效性验证。以2010年Toyota Yaris为目标车型,利用MADYMO7.7建立前排乘员侧约束系统模型,包括主动安全带模型,主动假人模型和车体模型。基于志愿者试验和C-NCAP 2018的鞭打试验,分别进行制动阶段和追尾碰撞阶段的乘员约束系统模型的有效性验证。结果表明,仿真中的假人姿态位移曲线和受力曲线与试验中相应的曲线趋势一致,证明模型有效,可用于后续的研究。3、主动式安全带单因素分析。分别以AEB系统的制动强度、主动式安全带的预紧时刻、预紧力为单因素变量,分析不同AEB制动强度对主动式安全带防护效果的影响以及主动式安全带不同预紧时刻和预紧力对预碰撞阶段乘员姿态和后碰阶段乘员损伤的影响。同时,对比分析了主动式安全带对不同假人的防护效果。4、多因素协同作用下的参数匹配优化。利用优化软件Isight建立优化平台,以预紧力、预紧时刻、头枕刚度、头后间隙为设计变量,以伤害指标N_(ij)为优化目标,结合拉丁超立方试验设计,Kriging近似模型和NSGA-Ⅱ优化算法,进行乘员约束系统的参数匹配优化。据上述研究可得:主动式安全带能有效改善AEB所引起的乘员离位程度,从而降低后碰工况中乘员的挥鞭伤;制动强度较大时,主动式安全带的保护效果较好,颈部伤害值NIC最大减少了40.67%;预紧时刻在0s之前,主动式安全带的保护效果较好,颈部伤害值NIC最大减少了60%;预紧力增加,主动式安全带保护效果越明显,颈部伤害值NIC最大减少了66%;主动式安全带对主动假人的防护效果优于Bio-RID假人;参数匹配优化过程使单因素分析过程中N_(ij)的最小值减少了1.531%。
【图文】：

图 1.1 实车追尾碰撞试验国外，国内汽车工业发展较晚，许多法规和技术主要根据国外的相改善。方面，国内关于汽车碰撞安全相关法规的制定相对较晚，主要根据鉴国外的相关法规进行发展和完善，如国家标准 GB11551.2003 中定主要参照欧洲国家的相关法规所建立的。从 2004 年国内第一部 2007 年进一步增加正面、侧面和后部的碰撞，形成了较为完整的碰12 年中国新车评价规程 C-NCAP 中增添鞭打试验相应的规定和章程体系经历了 8 年的历程[8~10]。完整的法规体系使相关的研究更加标。2018 年，C-NCAP 评价对其规程开始进一步完善，试验标准较在鞭打试验方面，进一步地提升了得分难度[11]。究方法方面，，国内关于鞭打试验或追尾碰撞等相关研究相对较晚，相关企业和研究机构开始慢慢重视追尾碰撞的危害性，逐渐进行了究，研究过程不仅仅拘泥于传统研究方法（如实车试验和台车试验

TTC控制逻辑流程图
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U467.14;U491.61

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本文编号：2633266