校车连体型主动式安全气囊的研究与优化

发布时间：2020-05-17 07:16

【摘要】：随着社会的进步发展,儿童的学前教育与义务教育越来越得到重视,2018年全国小学生已达10093.7万人,在园幼儿有4656.42万人,校车的潜在需求巨大。由于校车事故的频发,校车安全的发展也提上日程。目前国内大部分的校车乘员的约束系统只具备两点式安全带,经过前人研究已设计出了运用于校车的主动式安全气囊,由于儿童活泼好动容易出现未系安全带偏位乘坐的情况,本文在此基础上提出了校车连体型主动式安全气囊,以保护偏位乘坐的儿童。首先在阅读了大量的国内外文献、新闻、法规之后,总结了校车安全的国内现状,对比了国内外校车设备的区别,总结了校车乘员伤害评价指标与国内外法规,介绍了目前安全气囊的发展趋势。介绍了仿真研究所基于的校车正面碰撞台车试验,通过MADYMO建立了前后排座椅、地板、两点式安全带,完成Hybrid III型6岁儿童假人的校车正面碰撞乘员约束系统仿真模型的搭建,并与台车试验完成了对标。对校车主动式安全气囊的概念做出介绍,建立了校车连体型主动式安全气囊模型,分别对双人乘坐、单人乘坐和中置偏位工况进行仿真研究,与单体型气囊进行比较。验证了连体型气囊对中置偏位儿童的有效保护,并发现连体型气囊对双人乘坐和单人乘坐保护效果的不足。选取连体型气囊的七个参数对6岁儿童乘员双人乘坐和单人乘坐两工况的损伤影响进行单因素分析。两种工况下对加权伤害评价指标WICs变化影响较大的相同参数有排气孔直径、气体质量流率缩放系数、排气孔开启压力和气囊安装位置,但是排气孔直径和排气孔开启压力对两种工况的影响趋势相反。通过WICs变化率的灵敏度分析,分别筛选得到双人乘坐和单人乘坐两种工况下影响最显著的五个参数,进行正交试验优化设计并使用极差分析法分析结果,得到各自工况下的最优气囊参数组合。但考虑到实际意义,又进行了两种工况的多目标优化。选择了相同的灵敏参数,通过拉丁超立方抽样试验采集数据点,拟合出了两种工况下的二次多项式响应面模型。通过MATLAB使用NSGA-II多目标遗传算法对两个目标函数进行求解寻优,得到了气囊的最优参数组合。验证结果得到,在双人乘坐和单人乘坐的保护效果达标下,连体型气囊对中置偏位儿童的保护效果提升明显,WICs较单体型气囊降低了36.1%,仅为0.4057,大大增强了在校车主动式安全气囊约束系统中对偏位儿童的有效保护。
【图文】：

少事故的发生[17,18]。我国的校车也有了专用标志灯和停车指示牌，还配有倒车语音提示。这方面借鉴了美国的校车标准，让社会车辆更加注意[19,20]。但是美国的校车的社会地位较高，是街道上稍有享受特权的车型之一，而我国校车在道路安全管理方面还没有给予更多的优待[21]。(a)美国校车 (b)中国校车

各种气囊类型Fig1.2Varioustypesofairbags
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.61

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本文编号：2668142