侧面碰撞双气室气囊的性能优化研究

为了增强侧面安全气囊对乘员的保护效果,减轻侧面碰撞中乘员的损伤,搭建了车辆侧面碰撞PSM子结构模型,并通过试验对模型进行验证。首先建立了驾驶员侧双气室侧气囊模型,验证双气室气囊相对单级气囊的优越性,并进一步研究驾驶员侧和车体侧两个气室的气体发生器质量流率、泄气孔大小对双气室气囊保护效果的影响。试验结果表明:双气室气囊能有效提高对乘员的保护作用,减少乘员伤亡;气囊泄气孔大小对乘员伤害影响最大。这一研究为侧气囊的开发提供了新思路。     

儿童约束系统侧面碰撞试验对比分析

儿童乘员在侧面碰撞事故中受到严重或致命伤的风险远高于其他类型的碰撞事故,因此儿童约束系统的侧面碰撞安全性不容忽视,但目前国际上缺乏统一的关于儿童约束系统侧面碰撞的台车试验方法。针对该问题,重点分析了美国NHTSA、欧洲ISO29062、TUB,以及ADAC侧面碰撞试验方法的差异。对先进国家的儿童约束系统侧面碰撞动态试验进行研究有助于完善我国的汽车安全标准体系,为我国相关法规的制订提供一定的参考。     

基于能量分析的汽车副驾驶乘员安全性研究

寻找出了副驾驶侧约束系统吸能与副驾驶乘员各部位损伤值的关系,为副驾驶侧约束系统优化提供了另一条思路。基于多刚体动力学分析软件MADYMO建立并验证了某车型正面碰撞副驾驶员侧约束系统的仿真模型。结合对正面碰撞中副驾驶员能量传递的分析,对副驾驶员约束系统吸能进行了研究,并得出各约束子系统的吸能曲线。基于30组实验数据对约束系统吸能与副驾驶乘员损伤值之间的关系进行了分析。结果表明:副驾驶测乘员伤害指标与约束系统吸收的乘员能量有较强的相关性;其中,加权伤害指标WIC、头部伤害指标HIC36、颈部剪切力FZ均与安全气囊吸能、安全肩带吸能成负相关;胸部伤害指标Ccomp、C3ms与安全肩带吸能成负相关;大腿轴向压缩力FL、FR和小腿的压缩力FZL、FZR均与护膝板和地板吸能成正相关。     

基于模块化的约束系统高精度建模方法研究

为了提高汽车有限元乘员约束系统的建模效率、仿真精度及模型可替换性,提出了一种基于模块化的约束系统建模方法。基于安全气囊、方向盘、转向管柱、座椅、仪表板等零部件冲击试验,建立了某车的有限元约束系统子模块的INCLUDE文件。通过直接调用这些子模块INCLUDE文件,建立简化的约束系统模型。对比计算机仿真输出与正面100%重叠刚性壁障碰撞试验获得的假人伤害数据,结果表明:通过验证的模块化子模型组建简化的约束系统模型可以获得高精度的仿真结果。从而验证了该方法的可行性。     

兼顾女性驾驶员的约束系统研究

近年来,女性驾驶员人数逐年增加,但汽车约束系统的开发多以男性驾驶员为研究目标,如何更好地保护身材矮小的女性驾驶员成为被动安全领域一个亟待解决的问题。运用多刚体动力学分析软件(MADYMO)建立某款车型正面碰撞的乘员约束系统仿真模型,将仿真结果和实车试验碰撞结果进行对比,验证模型的有效性。利用引入的综合伤害指标WIC以及WICF作为优化目标,通过正交试验及极差分析法,综合选取兼顾男女驾驶员的优化参数;在分析男性驾驶员模型最优解的基础上,利用逼近准则,选择9组符合要求的参数组合代入女性驾驶员模型,利用提出的加权函数WICA对男女驾驶员伤害进行兼顾优化。最后经与初始模型对比发现:男女驾驶员伤害在优化后都得到显著减少,达到兼顾女性驾驶员约束系统研究的目的。     

基于不同损伤评价标准的正面碰撞乘员保护研究

在不同乘员损伤评价标准下,汽车碰撞安全约束系统优化可能得到不同的匹配参数。基于实验设计的方法选取一定数量的设计点,分别通过Polynomial SVD、Kriging、神经网络算法建立约束系统的代理模型,用随机样本验证模型的拟合精度。选取神经网络代理模型进行遗传算法优化,发现代理模型在一些接触边界上存在失准的情况,因此采用多刚体MADYMO模型分别以多目标优化、加权综合评价指标WIC和C-NCAP评分3种损伤评价标准,通过MOGA-Ⅱ遗传算法计算得到不同标准下的优化结果。仿真结果对比发现:由于约束系统属于多输入变量的多目标优化问题,在有限的计算时间内难以得到具有代表性的Pareto非劣解集,加之高维的解集空间难以直接得出具有工程参考价值的约束系统匹配参数,而采用两种归一化标准则得出了两组不同的匹配参数,体现出WIC以权重为优先级的重要部位重点保护和C-NCAP以各部位伤害值达标为目标的优化特点。     

基于不同新车评价规程的侧面碰撞仿真分析

基于不同的侧面碰撞评价规程,选取某国产SUV(运动型多用途汽车)为研究对象,建立侧面碰撞模型,并对模型的可靠性进行验证。在不同新车评价规程的侧面碰撞仿真中对车体的表现形式进行对比分析,找出车体的薄弱区域,针对不同的薄弱区域对车体主要承力部件从结构、材料、板厚和布置方式等方面进行优化,从而提升了车体侧面碰撞的耐撞性能。     

侧面碰撞B柱变形模式对乘员损伤的分析

在汽车碰撞事故中,侧面碰撞事故发生概率大,并且由于侧围变形空间小,容易造成比正面碰撞更严重的伤害,其中B柱作为重要的侧面结构,其变形模式与乘员损伤有着直接的关系。在已有的有限元模型基础上,利用MADYMO搭建并计算3组多刚体与有限元混合的B柱变形模式的侧碰简化模型,每一组模型分别附以不同的侵入速度和侵入量。对每组计算结果求均值,再结合C-NCAP侧面碰撞评价指标对数据进行分析,研究侧碰中B柱变形模式与乘员损伤的关系,并对结果进行运动响应分析,提出规律性总结。     

轿车侧面碰撞安全性分析

针对某中低档轿车侧面碰撞安全性差的情况,建立了该轿车侧面碰撞仿真模型,对其侧面车身结构进行改进,合理地利用车体结构和材料特性来改善汽车碰撞时的变形模式和吸能机理。改进前、后的侧面碰撞仿真结果表明,优化后车门和B柱的侵入量以及B柱侵入速度明显减小,车辆的侧面碰撞安全性得到显著提高。     

基于模糊控制的汽车自动紧急制动乘员离位仿真分析研究

自动紧急制动系统能够避免追尾事故的发生或者降低碰撞强度。为降低乘员紧急制动阶段的惯性载荷,从而减小乘员离位带来的损伤风险,提出一种以碰撞时间和相对速度为输入、制动压力为输出的模糊控制器,利用PreScan及Simulink软件联合仿真,建立了基于模糊控制的紧急制动模型。采用主动人体模型分析乘员在紧急制动过程中离位的情况。结果表明:运用基于模糊控制原理设计的紧急制动系统模型,制动前期乘员头部和胸部位移量分别减小62%和80%,有效地提高了乘员紧急制动阶段的安全性。     

基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化

对汽车正面碰撞有限元模型进行了分析,建立了可替代整车碰撞模型的子模型,并对其进行验证。在所建立的子模型的基础上,设计出了双层波纹管样式的吸能盒结构,利用自适应响应面法对其厚度进行优化设计。整车碰撞仿真结果表明:吸能盒结构吸收的能量比原结构提高了14.2%,纵梁碰撞力比原结构减小了15.3%。     

汽车安全带预紧限力系统对前排乘员的保护性研究

为了减轻前排乘客在正面碰撞中所受的伤害,对比卷收器、锚点、锁扣在预紧限力方式下的不同组合,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了某型轿车副驾驶位的约束系统仿真模型,对碰撞伤害进行评估。同时采用WIC值来综合评价整个约束系统的保护效果。仿真结果显示:预紧限力锚点和预紧限力锁扣相组合的方式对前排乘客的综合伤害指标WIC值最小,为0.279,在这种组合下,其头部伤害指标HIC36、胸部3 ms合成加速度C3ms、胸部压缩量Ccomp以及左右大腿Fleft和Fright值分别为:243.05、24.21 g、25.86 mm、1.03 k N、0.22 k N。对于其他组合,预紧限力卷收器和预紧限力锚点在胸部方面的伤害值会有所改善,预紧限力卷收器和预紧限力锁扣组合在头部方面伤害值表现比较好,而对于单个预紧限力卷收器和三者结合反而效果不是很好。依照上述结果可以进一步对安全带锚点和锁扣详细参数进行细致的研究,为更有效地保护前排乘员安全提供参考。     

某轿车小偏置碰撞结构耐撞性优化

为了研究某轿车的小偏置碰撞结构耐撞性,根据美国公路安全保险协会(IIHS)的相关规定,基于Hypermesh软件建立了某轿车的小偏置碰撞工况仿真模型。分析碰撞过程中整车运动学特征以及各个测量点的侵入量,总结其结构耐撞性存在的问题,从设置悬架和转向系统失效以及提高乘员舱结构强度两个方面提出结构耐撞性优化方案。结果表明:采用该优化方案之后,车身结构耐撞性得到有效地改善,各个测量点的侵入量明显下降,证明了优化方案的可行性。该结果可为轿车的小偏置碰撞结构耐撞性研究提供参考。     

长时域碰撞耦合建模与CAE仿真再现

基于有限元法的事故再现CAE仿真精度高,能较为精确地模拟出车辆在碰撞过程中的变形量,但其建模针对性强,计算复杂,不适用于长时域碰撞工况的仿真再现。为此,搭建了包含有限元气囊轮胎与简化悬架的多刚体-有限元耦合模型,并基于MADYMO软件及变摩擦因数的方法实现了某长时域碰撞事故的仿真再现。仿真结果显示:仿真碰撞轨迹与事故碰撞轨迹保持高度一致,采用多刚体-有限元耦合底盘能较好地模拟车辆在运动过程中轮胎的力学特性以及车身和底盘之间的相对运动,基于导入的人体假人模型能较好地模拟乘员的二次碰撞及其受伤机理。该方法在保证仿真精度的同时极大地降低了计算成本,可为长时域碰撞事故再现提供参考。     

服务水平约束下的建筑安装行业多仓库联合库存系统模型研究

本文针对建筑安装行业库存管理的特点,对其不同地点的多个仓库的库存方式进行综合分析,建立了服务水平约束下的建筑安装行业多仓库联合库存系统模型,给出了相应的数学模型与算法。通过算例验证表明,服务水平约束下的建筑安装行业多仓库联合库存系统模型可以有效降低建设项目的库存成本,对增加企业利润有着十分重要的现实意义。     

基于多目标FCS MPC的永磁同步发电机MTPA控制

永磁同步发电机系统常用控制策略是电压外环和电流内环的双闭环矢量控制,在实际PI控制中,控制效果对系统参数的依赖度较高,且不同工况下最优PI参数不同,因此在变工况控制情况下控制效果不佳。课题组针对永磁同步发电机的最大转矩电流比（MTPA）控制,提出了一种基于多目标有限集模型预测控制(FCS MPC)的MTPA控制方法,在FCS MPC基础上,通过多目标优化建立代价函数,实现转矩参考值跟踪、MTPA优化控制和最大电流约束,可以代替传统的基于双闭环的矢量控制及电流模型预测控制,具有较强的鲁棒性和良好的动静态性能。通过MATLAB/Simulink仿真分析及基于STM32F407IGT6的硬件系统的实验对比,验证了方法的可行性,有效实现了永磁同步发电机的MTPA控制。     

基于LMS与ANSYS Workbench的排气系统悬置参数的优化设计

为了分析吊耳刚度对排气管振动的影响,提出了一种基于LMS Poly Max及ANSYS Workbench的优化设计方法。首先建立了排气管的三维实体模型以及有限元模型,并对其进行约束模态分析;其次,利用LMS软件对排气系统进行了试验模态分析,通过计算模态与实验模态进行对比,验证模型的正确性;最后,利用修正后的有限元模型,以排气系统的一阶固有频率为优化目标,运用ANSYS Design Explorer对其进行灵敏度分析以及优化设计。优化后发现排气管的一阶固有频率从23.73 Hz提高到34.9 Hz,从而避开了怠速时发动机的激励频率,为排气系统的减震、降噪提供了重要依据。     

应用免疫粒子群算法的电动汽车经济性换挡策略研究

为使电动汽车正常行驶时的能量消耗率更低,对某款匹配两挡自动变速器的电动汽车进行经济性换挡策略研究。面向电机效率最优制定传统双参数经济性换挡策略;建立以工况能耗为目标、换挡时间为约束的集成优化模型,通过免疫粒子群算法求解得到换挡策略曲线;利用建立的整车仿真平台对优化前后的换挡策略进行UDDS、CCBC工况下的仿真。结果显示:优化后的换挡策略在2种工况下行驶100 km所节省的电能分别为6.36%和8.99%,电机工作点更集中于高效区。     

光伏发电系统不对称故障功率控制

研究电网不对称故障下光伏逆变器的瞬时输出功率特性,结合指令电流的总谐波畸变率的解析推导,提出光伏发电的功率控制算法。考虑光伏逆变器输出电流谐波畸变率限值约束,以有功和无功功率波动的综合幅值最小为目标,建立光伏发电功率控制参数的优化模型。基于无差拍电流跟踪建立光伏发电系统整体模型,利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该控制策略的可行性。     

半主动空气悬架的神经模糊控制

以带附加气室容积可调空气悬架的整车为研究对象,首先建立附加气室容积可调空气弹簧模型,并将该模型以弹簧力形式引入整车,然后设计以平顺性指标为主导地位的综合目标函数及约束条件。采用改进遗传算法对该目标函数进行逐段优化,同时得到不同工况下前悬架和后悬架模糊控制器的最优输出数据。最后将该输出数据作为导师信号供神经网络学习,从而建立整车半主动空气悬架的T-S型神经模糊控制器。仿真结果表明:在不同行驶工况下,相比被动空气悬架,采用神经模糊控制的半主动空气悬架的行驶平顺性显著提高,且满载时的改善效果优于空载。