乘員約束系統優化-安全氣囊與安全帶匹配研究汽車碰撞過程中，有效的約束系統可以降低車內碰撞對乘員的傷害。本文采用RADIOSS對某汽車約束系統進行碰撞模擬分析，以降低假人頭部傷害指數、頸部伸縮彎矩、胸部壓縮變形量和粘性指數為目標，利用HyperStudy對安全氣囊和安全帶進行參數優化，改進后約束系統提升汽車的乘員保護性能，其優化流程對汽車設計提供了一定的參考。1引言在汽車設計開發過程中，需要考慮汽車碰撞安全，乘員的初始能量通過兩種方式來耗散，一部分通過約束系統傳遞給車身結構，另一部分乘員能量通過約束系統的變形吸收。約束系統直接與乘員發生作用，它的設計對乘員安全尤其重要。而約束系統包含安全帶、安全氣囊和座椅等，開發人員需要對約束系統配置數據進行分析，包括安全帶預警器可行性分析，安全氣囊開發分析，轉向管柱壓潰方案的制定，假人傷害值分析等。本文以某汽車約束系統為例，介紹如何運用參數優化方法，改進設計方案。2模型參數選取與試驗分析約束系統模型采用RADIOSS柔體與剛體混合建模方式，安全帶與安全氣囊為柔性體，方向盤機轉向管柱等結構采用剛體和連接彈簧，乘員采用50百分位男性假人，結構如1所示。安全帶具有預緊器和限力器，肩帶與腰帶為D環連接；安全氣囊采用參考節點坐標方法模型；轉向管柱為壓潰式結構。點擊圖片查看大圖圖1約束系統模型2.1分析參數選取基于該約束系統簡化的建模方式以及影響假人傷害值主要參數，本文選取的約束系統參數（因素）有：安全帶的限力值系數（Scale_y），轉向管柱壓潰位移（Stroke），安全氣囊泄氣口面積縮放系數（Avent），安全帶預緊器位移（Pre_Disp）。2.2參數試驗分析對約束系統進行四個因素各兩個水平進行試驗分析，其考慮的假人傷害值為：頭部傷害指數（HIC36），頸部伸縮彎矩（My），胸部壓縮變形量（Chest_Def），胸部3ms合成加速度值（Clip），大腿壓縮力（Femur_Force），其分析結果如表1所示：表1系統參數試驗分析點擊圖片查看大圖各參數對假人傷害響應的相關度如圖2所示。可以得出，對假人頭部傷害指數（HIC）最具影響的約束系統參數為安全氣囊泄氣口面積縮放系數（Scale_y），安全帶限力值系數（Scale_y）次之；對假人胸部壓縮變形量（Chest_Def）和3ms合成加速度值（Clip）最具影響參數均為安全帶限力值系數（Scale_y）；對頸部伸縮彎矩（My）最具影響參數為安全氣囊泄氣口面積縮放系數（Scale_y）；而轉向管柱壓潰位移在80mm至142mm范圍內，對假人傷害值影響很小。考察到泄氣口面積縮放系數（Scale_y）對頸部伸縮彎矩（My）重要影響，并對氣囊系繩長度（Tether_Length）和泄氣口開啟時間（Tvent）進行DOE分析。點擊圖片查看大圖點擊圖片查看大圖圖2參數水平對假人響應的相關度3約束系統優化從參數試驗分析可知，大腿力壓縮力小于高性能限制3.8KN，無需進行優化，可作為大腿部位獲得高評分的約束條件。頸部伸縮彎矩My大于低性能限值57Nm，需要對其進行優化，頭部傷害指數、胸部壓縮變形量和胸部3ms合成加速度值都需進行考察，根據假人各傷害值評分權重進行優化，即把多目標優化簡化成單目標多參數優化。為了簡化/zixun/模型并說明問題，頭部和頸部評分分別只考察HIC和My，胸部考察壓縮變形量Chest_Def和3ms合成速度值Clip。優化目標如下列表達式；目標：Min(5*(HIC/825)+2*(My/49.5)+5*max(Chest_Def/36，Clip/49))選取優化參數安全帶限力值（Scale_y），氣囊泄氣口面積縮放系數（Avent），氣囊系繩長度（Tether_Length），氣囊泄氣口開啟時間（Tvent），采用HyperStudy進行優化后的結果如下：點擊圖片查看大圖圖3約束系統優化后的假人響應曲線4結論汽車乘員約束系統可以簡化為參數化模型，并進行假人傷害值的試驗分析；對于降低假人