轿车侧碰撞中儿童乘员约束系统的多目标优化

摘要

在轿车侧面碰撞事故中,儿童乘员头、胸部是主要损伤部位。为最大限度地降低儿童乘员头、胸部的损伤风险,对儿童约束系统和侧面气囊的安全性能进行优化设计。采用多体动力学软件MADYMO建立儿童乘员侧面碰撞仿真模型,并通过台车试验结果验证仿真模型的有效性。以头、胸部加速度为优化目标,运用试验设计方法和方差分析进行相关设计变量的灵敏度分析,并确定主要的优化设计变量为侧面气囊的泄气率常数、儿童安全座椅的上固定点位置和下固定织带的刚度系数,进而构建优化目标的二阶多元回归代理模型,利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对构建的代理模型进行优化求解,获得包含头、胸部加速度最优解集的Pareto前沿曲线。通过权衡分析选取使头、胸部的损伤风险同时降低的最优解,最后确定侧面气囊的泄气率常数0.037,儿童座椅的上固定点x向位置-0.25 m,座椅下固定织带的刚度系数0.5为儿童约束系统主要设计参数的最优配置。在最优设计配置条件下得到的儿童头部合成加速度峰值比初始值下降了约24%,胸部合成加速度峰值比初始值下降约30%。