基于能量管理及料厚匹配的SUV正面碰撞波形優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)實(shí)交通事故狀況繁多，其中正面碰撞事故最為多發(fā)，且造成死亡人數(shù)居首。車輛碰撞安全設(shè)計(jì)的核心目的是保護(hù)乘員安全，正面碰撞發(fā)生時(shí)，車輛運(yùn)動(dòng)受阻并發(fā)生潰縮，正面碰撞減速度波形不僅能夠表征車輛正面碰撞響應(yīng)，反映車輛的正面抗撞性能，而且與乘員傷害聯(lián)系密切，合理的正面碰撞減速度波形能夠有效降低乘員傷害。因此對(duì)正面碰撞波形進(jìn)行優(yōu)化不僅具有重要意義，且也是碰撞安全研究的熱點(diǎn)。
　　本文以某企業(yè)SUV為研究對(duì)象，研究了其正面碰撞減速度波形與乘員傷害

2、指標(biāo)間的關(guān)系，制定出了正面碰撞減速度目標(biāo)波形，并以此波形為目標(biāo)，結(jié)合能量管理及料厚匹配法對(duì)正面碰撞減速度波形進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效降低了乘員傷害，主要研究工作及成果如下：
　?。?）建立了整車有限元模型并進(jìn)行仿真，通過變形及能量分析驗(yàn)證了模型的可靠性，為后續(xù)優(yōu)化提供了基礎(chǔ)模型。根據(jù)車型總布置特點(diǎn)選擇了雙臺(tái)階波形作為正面碰撞減速度波形的簡化形式。將詳細(xì)波形及簡化波形代入乘員約束系統(tǒng)進(jìn)行仿真對(duì)比分析，結(jié)果表明簡化波形較為有效，能夠替代詳

3、細(xì)波形進(jìn)行后續(xù)分析。運(yùn)用DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行波形特征參數(shù)靈敏度分析，結(jié)果表明波形特征參數(shù)h1、h2對(duì)乘員傷害影響較大。根據(jù)靈敏度分析結(jié)果及約束系統(tǒng)匹配難易程度制定出正面碰撞減速度目標(biāo)波形，為吸能區(qū)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。
　?。?）將正面碰撞減速度目標(biāo)波形轉(zhuǎn)化為能量目標(biāo)，并根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)變形特性選擇了前防撞梁及縱梁第一分段為待優(yōu)化結(jié)構(gòu)分段。針對(duì)縱梁第一分段提出了結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案并進(jìn)行仿真計(jì)算，通過結(jié)果對(duì)比分析選出了最優(yōu)方案。采用GA遺傳算法，

4、以誘導(dǎo)槽形狀為設(shè)計(jì)變量，吸能量為目標(biāo)進(jìn)行了縱梁誘導(dǎo)槽形狀優(yōu)化，優(yōu)化得到的縱梁第一分段吸能量與目標(biāo)值更為接近。針對(duì)前防撞梁提出了結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并通過仿真對(duì)比分析選出了最優(yōu)方案。
　?。?）提出了料厚匹配的正面碰撞減速度波形優(yōu)化方案。首先針對(duì)轉(zhuǎn)向管柱、制動(dòng)踏板及加速度踏板侵入量過大問題，提出了結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案并通過仿真對(duì)比分析選出了最優(yōu)方案，為料厚匹配優(yōu)化降低了難度。對(duì)整車模型進(jìn)行了半車簡化，以鈑金厚度為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法篩選

5、出了對(duì)碰撞安全性能響應(yīng)靈敏度較高的變量，分別對(duì)減速度波形逼近系數(shù)、整車質(zhì)量、各關(guān)鍵零部件侵入量建立了響應(yīng)面模型，并使用相關(guān)系數(shù)R2驗(yàn)證了響應(yīng)面具有較高的精度。基于響應(yīng)面模型，以減速度波形逼近系數(shù)和整車質(zhì)量最小化為目標(biāo)，關(guān)鍵零部件侵入量為約束，采用MOPS多目標(biāo)微粒子群算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，得到優(yōu)化問題的Pareto非劣解集及算法推薦解，通過對(duì)比分析最終選擇算法推薦解為優(yōu)先解。優(yōu)化后減速度波形與目標(biāo)波形更為接近，減速度波形逼近系數(shù)降低了68