基于臺車試驗的汽車安全氣囊參數(shù)優(yōu)化

王清，段敏

（遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001）

基于臺車試驗的汽車安全氣囊參數(shù)優(yōu)化

王清，段敏

（遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001）

車輛數(shù)量越來越多，交通事故頻繁發(fā)生，汽車被動安全越來越別重視。汽車安全氣囊的開發(fā)過程需要進行許多碰撞試驗，實車試驗造價昂貴，為減少成本，普遍采用臺車來代替實車優(yōu)化氣囊，通過對試驗數(shù)據(jù)結(jié)果及其影響分析不斷對氣囊進行優(yōu)化，提高氣囊保護作用。

臺車試驗；安全氣囊；優(yōu)化

前言

汽車安全氣囊的的開發(fā)需要對氣囊參數(shù)進行優(yōu)化，雖然仿真在一定程度上縮減了試驗數(shù)量，但模擬結(jié)果具有反復(fù)性和局限性，碰撞驗證試驗仍然必不可少。而碰撞試驗需要大量的實車，實車試驗不可重復(fù)，因此費用相當(dāng)高。利用實車白車身，安裝車內(nèi)夠影響假人運動的必要的結(jié)構(gòu)件，模擬出與實車接近的空間結(jié)構(gòu)，利用實車碰撞試驗的B柱波形作為滑臺的運動波形，搭建好臺車試驗?zāi)Ｐ?，利用此模型來代替實車，進行反復(fù)的可重復(fù)的實驗來不斷優(yōu)化氣囊，最終達到完成氣囊開發(fā)匹配的目的[1]。

1 臺車試驗方法

1.1 臺車搭建

臺車試驗系統(tǒng)主要由白車身、油門踏板、儀表板、座椅、Hybrid II 50th假人、安全帶、轉(zhuǎn)向柱、方向盤、風(fēng)擋玻璃、滑臺及鐵軌組成。白車身及其試驗部件一般由主機廠提供，白車身要進行多次試驗，因此將 B 柱、安全帶固定點、座椅安裝點等受力較大的部位根據(jù)具體車況進行適當(dāng)?shù)募庸獭x表板、油門踏板、管柱、方向盤、護膝板以及儲物箱等附件安裝在白車身上，這些附件與實驗過程中假人的運動姿態(tài)密切相關(guān)，因此一定要按照實車具體情況仔細安裝[2]。

1.2 試驗假人定位

圖1 假人空間位置測量圖

圖2 搭建完成的臺車試驗系統(tǒng)

臺車實驗中假人的定位需要使用 H 點，必須嚴(yán)格按照實車實驗時假人與車體內(nèi)部空間位置關(guān)系放置。安放好假人后，在頭部以及主要的活動關(guān)節(jié)處（如肩、胳膊、腿等）粘貼標(biāo)識點，利用高速攝像對標(biāo)識點進行分析，可以獲得實驗過程中假人的運動姿態(tài)等相關(guān)信息，作為每次臺車實驗假人運動姿態(tài)的參考，有利于分析排除因假人安放等人為操作引起的不正常情況[1]。

1.3 臺車標(biāo)定試驗

在碰撞試驗中，車體的變形都出現(xiàn)在 B 柱以前，因此，根據(jù) CM VDR294《臺車試驗程序》中規(guī)定，在進行正式的臺車試驗前，要進行臺車標(biāo)定試驗，使試驗中所復(fù)現(xiàn)的減速度波形與所需復(fù)現(xiàn)的車型的實車碰撞的減速度波形(B 柱)接近。圖1滿足試驗法規(guī)的臺車減速度波形與實車碰撞波形比較，并以此標(biāo)定進行臺車的碰撞優(yōu)化試驗。

圖3 實車與臺車B-柱加速度波形比較

2 高速攝像及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)置

傳感器、高速攝影機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是滑臺實驗數(shù)據(jù)測量及分析的重要工具[3]。1、傳感器：我得到的所有數(shù)據(jù)都是通過傳感器得到，除了假人身上傳感器及安全帶傳感器外，需要在臺車體上安裝一個單軸向（X 方向）傳感器以及假人膝部與護膝板之間的接觸開關(guān)。2、高速攝象機：臺車試驗要對碰撞過程進行記錄，以便后期觀察分析，架設(shè)高速攝像機一般不少于 3 臺。3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采集系統(tǒng)的精度高，得到的數(shù)據(jù)誤差小，試驗更準(zhǔn)確，測量設(shè)備要進行定期校準(zhǔn)，操作實驗設(shè)備的工程人員要技術(shù)精湛并且經(jīng)驗豐富。

3 安全氣囊的臺車優(yōu)化

3.1 優(yōu)化試驗方法

在臺車碰撞試驗中，利用傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集假人傷害指標(biāo)，高速攝像機在多角度對試驗過程進行影像記錄。記錄的影像能完整詳細地再現(xiàn)汽車碰撞過程(包括駕駛室內(nèi)碰撞過程)，觀察碰撞過程中的車體變形情況、假人運動姿態(tài)以及安全氣袋展開過程等，通過分析軟件分析出約束系統(tǒng)飾蓋撕開時間、氣囊全充滿時間、頭部與氣囊接觸時刻，并與傷害值進行綜合分析，對袋體泄氣孔的大小、有無拉帶及拉帶的長短進行修改。如此反復(fù)，直至氣囊起到有效的保護作用為止[4]。

3.2 優(yōu)化試驗與分析

臺車優(yōu)化試驗共進行9個工況試驗，9次試驗參數(shù)見下表1。在進行的9次臺車試驗過程中通過調(diào)整氣袋排氣孔大小和拉帶長度，分析假人傷害值的變化情況，最終優(yōu)化出具有較好保護作用的氣囊狀態(tài)。在9次滑臺試驗假人傷害結(jié)果列表如表2。其中第5次實驗結(jié)果比較理想，觀察錄像氣囊起爆狀態(tài)與假人的接觸良好，如圖4、5，達到設(shè)計要求。至此，該車型滑臺優(yōu)化實驗結(jié)束，氣囊參數(shù)選擇完成。DAB、PAB氣袋排氣孔分別由最終選定為 ? 25 mm、? 40 mm，拉帶長度分別為280mm、475mm。

表1 9次臺車試驗氣囊參數(shù)表

圖4 駕駛員氣囊試碰撞試驗過程

圖5 乘員氣囊碰撞試驗過程

表2 9次臺車試驗假人傷害表

4 結(jié)束語

通過建立搭建正面碰撞臺車試驗，代替實車試驗，利用數(shù)據(jù)分析及其錄像分析，通過修改拉帶長度、排氣孔直徑等參數(shù)，對駕駛員安全氣囊進行仿真優(yōu)化分析，提高氣囊的保護作用。

[1] 楊忠偉.基于滑臺試驗的安全氣囊參數(shù)優(yōu)化方法的研究.吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007

[2] 時黨勇,李裕春,張勝民.基于ANSYS/LS-DYNA8.1進行顯示動力分析.北京:清華大學(xué)出版社, 2005.

[3] 高國源.基于前排正向氣囊滑臺優(yōu)化實驗的研究[J],機電技術(shù),1672-4801（2016）01-113-04.

[4] 田玉耕.基于臺車試驗的汽車安全氣囊優(yōu)化.[J],農(nóng)機使用與維修,2009.06.001.

Parameter optimization of car airbag based on sled test

Wang Qing, Duan Min
( Liaoning university of technology, Liaoning, Jinzhou 121001 )

the number of vehicles is increasing, traffic accidents are frequent, and the car's passive safety is becoming less and less important. The development process of automobile airbag requires many collision test, vehicle test cost, in order to reduce the cost, generally uses the trolley instead of real vehicle optimization airbag, by analyzing the experimental data and the influence analysis results continue to optimize the airbag, airbag protection for improving.

Sled test; Airbag; improve

U467

A

1671-7988(2017)22-101-02

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.036

王清，碩士，就讀于遼寧工業(yè)大學(xué)。研究方向：車輛CAD,CAM,CAE技術(shù)。

CLC NO.:U467

A

1671-7988(2017)22-101-02