AEB与可逆预紧安全带联合作用下乘员保护性能研究

摘要

随着汽车安全性要求的日益提高，以及主被动安全技术的不断发展，产生了“预碰撞安全系统”(Pre-crash safety technology)的概念，自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking System，AEB)和可逆预紧安全带装置(ReversiblePretension Seatbelt)被认为是预碰撞安全系统的两项重要内容。虽然AEB可以避免碰撞或者降低碰撞强度，但同时也会导致乘员身体前倾离位，碰撞一旦发生，这种离位降低了约束系统的保护效能，可能会增加乘员损伤风险，尤其是当乘员的初始坐姿便处于离位状态。而可逆预紧安全带装置能在碰撞前提供一个反方向的力约束住乘员，两者结合能为乘员提供更加有效的保护。但是目前国内对于应用AEB和可逆预紧安全带装置对不同坐姿乘员保护效果的研究还比较少，尤其是在AEB的作用下，可逆预紧安全带装置与爆炸预紧装置以及安全气囊的参数匹配研究更是十分缺乏。
　　基于此，本文利用仿真的方法研究了在AEB和可逆预紧联合作用下对正常和离位坐姿乘员的保护效果，以及约束系统的参数匹配优化。本文的主要工作和研究内容如下:
　　1、建立增加了AEB和可逆预紧安全带装置的驾驶员侧乘员约束系统正面碰撞仿真模型，并应用主动人体模型。在正常坐姿的基础上，另外建立直立OOP01，前移直立OOP02，左倾OOP03，右倾OOP04四种离位乘员约束系统仿真模型。
　　2、以五种坐姿乘员为研究对象，分别对比无AEB无可逆预紧，有AEB无可逆预紧，以及有AEB有可逆预紧三种情况下乘员的位移和损伤，探究在AEB和可逆预紧安全带装置联合作用下对不同坐姿乘员的保护效果。
　　3、以正常坐姿乘员为研究对象，将试验设计，Kriging代理模型以及第二代多目标遗传算法相结合，进行约束系统多目标优化，并利用加权损伤指标WIC选择最优匹配方案。最后，将碰撞强度增大到64km/h，验证最优解的鲁棒性。
　　4、通过五种坐姿下的Pareto最优解集，得到不同坐姿乘员约束系统参数匹配的最优构型并分析其特征，并对不同坐姿约束系统最优构型下乘员损伤情况进行分析。
　　论文研究表明:在只有AEB的作用下，碰撞发生后会增加乘员的离位，当初始坐姿为离位状态时更加严重，导致局部损伤增加，尤其是胸部损伤。在AEB和可逆预紧的联合作用下，各种坐姿下由AEB导致的离位得到改善，对于前移直立坐姿OOP02和左倾坐姿OOP03还能起到纠正初始离位的作用，各部位损伤指标和损伤风险也明显降低，初始离位越严重的，损伤风险降低越明显。对正常及离位坐姿的乘员约束系统进行多目标优化后，离位程度越严重，优化效果越明显。IP到OOP04坐姿WIC的降幅依次为6.73％、10.59％、21.58％、10.70％、20.33％。本文得到的可逆预紧参数、爆炸预紧参数以及安全气囊参数在不同初始坐姿下的最优匹配，为安全带可逆预紧技术应用以及自适应乘员约束系统的设计开发提供指导。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究的背景及意义

1．2 可逆预紧安全带装置的研究现状

1．2．1 可逆预紧安全带装置

1．2．2 可逆预紧安全带装置的国内外研究现状

1．2．3 现有的可逆预紧安全带装置

1．3 自动紧急制动辅助系统AEB的应用现状

1．4 针对离位坐姿可逆乘员约束系统参数优化现状

1．5 本文研究的主要内容

第2章 乘员约束系统仿真模型建立与验证

2．1 正面碰撞模型的建立

2．1．1 车体模型

2．1．2 主动人体模型

2．1．3 安全带模型建立

2．1．4 安全气囊模型建立

2．1．5 接触定义与模型输入

2．2 乘员约束系统仿真模型验证

2．2．1 碰撞前阶段模型验证

2．2．2 碰撞中阶段模型验证

2．3 四种离位坐姿乘员模型的建立

2．4 本章小结

第3章 AEB和可逆预紧对不同坐姿乘员保护效果研究

3．1 安全带可逆预紧关键参数单因素分析

3．1．1 US-NCAP损伤风险准则

3．1．2 基于损伤风险的可逆预紧参数单因素分析

3．2 针对不同坐姿乘员离位纠正效果对比

3．3 针对不同坐姿乘员损伤情况分析

3．4 本章小结

第4章 基于正常坐姿的可逆乘员约束系统多目标优化

4．1 乘员约束系统多目标优化理论

4．1．1 多目标优化方法和决策机制

4．1．2 代理模型方法和多目标优化算法

4．2 优化平台介绍和建立

4．3 可逆乘员约束系统多目标优化

4．3．1 优化问题的流程

4．3．2 确定优化变量及其变化范围

4．3．3 优化目标及决策机制

4．3．4 试验设计及代理模型建立

4．3．5 优化结果分析

4．4 增大碰撞强度下优化结果鲁棒性检验

4．5 本章小结

第5章 针对不同坐姿乘员约束系统最优构型建立

5．1 针对不同坐姿的可逆约束系统优化结果分析

5．2 针对不同坐姿的约束系统最优构型建立及其特征分析

5．3 针对不同坐姿约束系统最优构型下乘员损伤情况分析

5．4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢