車輛設計中快速評價安全性的集成建模方法

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車輛設計中快速評價安全性的集成建模方法

針對新車在開發過程中安全性的評價方式，介紹了一種新的評價車輛安全防護（EFP）設計方法，該方法使用整車結構模型、乘員模型和全尺寸碰撞試驗數據進行系統建模。EFP方法主要由虛擬模型來模擬不同的真實碰撞環境（如不同類型的車輛、沖擊速度、碰撞角度、碰撞類型等）。在虛擬模型中引入了一個新的概念，用來評價碰撞過程中車輛內部乘員的安全性。EFP方法初步實現了車輛正面碰撞的模擬，通過車輛有限元模型的分析得到模擬結果。利用駕駛員的三維鉸接剛體模型和乘員艙模型得到乘員的響應。碰撞時，乘員被安全帶和安全氣囊約束在座椅上，駕駛室的結構變形和運動情況通過對整車的結構模型做有限元分析得到。對車身和駕駛室的模擬分析結果進行了有效性和準確性驗證。

為了提出一個相對客觀的評價方法，根據NASS的碰撞標準對車輛模型進行了一系列正面碰撞模擬。利用碰撞嚴重度概念對車輛碰撞程度進行描述，對碰撞結果進行了更為全面的評價。使用損傷等級（1～6級，1級損傷最輕）對乘員身體各部位的安全性進行評價，并根據碰撞頻率對碰撞結果進行加權。通過碰撞過程的頻率進行加權，計算出車輛不同沖擊速度、乘員類型、碰撞類型下總的安全性。

為了驗證碰撞結果和評價方法的準確性，分別對Taurus、Yaris、Explorer、Sliverado 4種類型的車輛進行碰撞模擬，以觀察所提出評價方法對中型乘用車、小型乘用車、SUV和皮卡車的適應性。分析結果表明，模型所得的碰撞結果與實際測試的結果能夠很好地匹配，該方法可以作為車輛整體安全性的評價方法。

Randa Radwan Samaha et al.Proceedings of the ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. IMECE2013 November 15-21, 2013, San Diego, California, USA.

編譯：王培德