集成預(yù)緊式安全帶的防護(hù)性能分析及穩(wěn)健性優(yōu)化

曹立波 宋志強(qiáng) 歐陽志高 隆旭

摘 要：隨著汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展，為了進(jìn)一步推動(dòng)集成預(yù)緊式安全帶（Integrated Active and Passive Seatbelt，IAPS）技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，本文研究了IAPS對(duì)乘員的防護(hù)性能，并進(jìn)行了穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì).首先，本文通過Madymo軟件對(duì)比分析了IAPS、傳統(tǒng)火藥爆炸式安全帶（Conventional Pyrotechnic Seatbelt，CPS）和可逆預(yù)緊式安全帶（Reversible Pretension Seatbelt，RPS）對(duì)乘員的防護(hù)性能；然后，構(gòu)建了以乘員的頭部損傷（HIC15）與胸部壓縮量（Cdef）為目標(biāo)函數(shù)的Kriging代理模型，運(yùn)用多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法對(duì)IAPS的可逆預(yù)緊力、可逆預(yù)緊時(shí)刻、火藥爆炸預(yù)緊時(shí)刻、安全帶伸縮率、安全帶限力值及安全氣囊的激活時(shí)刻6個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了匹配優(yōu)化.并基于iSIGHT多學(xué)科優(yōu)化平臺(tái)，運(yùn)用最優(yōu)拉丁方對(duì)優(yōu)化后的Pareto非劣解集采樣，蒙特卡洛模擬方法，滿足6σ穩(wěn)健性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；最后，以乘員損傷風(fēng)險(xiǎn)為依據(jù)選擇最優(yōu)解.結(jié)果表明，IAPS比CPS和RPS對(duì)乘員的防護(hù)更具有優(yōu)越性；此外，多目標(biāo)6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅明顯減小了乘員的頭部損傷（HIC15）與胸部壓縮量（Cdef），而且將IAPS產(chǎn)品質(zhì)量特性的均值和方差同時(shí)降低，使得設(shè)計(jì)變量遠(yuǎn)離邊界約束.因此，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和可靠性.

關(guān)鍵詞：車用安全帶；乘員損傷；多目標(biāo)優(yōu)化；6σ穩(wěn)健性； Kriging代理模型

中圖分類號(hào)：U461 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract：With the development of automotive active safety technology， this paper studied the protective performance of Integrated Active and Passive Seatbelt （IAPS） for occupants， and carried out a robust optimization design in order to further promote the development of Integrated Active and Passive Seatbelt （IAPS） technology and the wide application of IAPS. First of all， this paper compared and analyzed the protection performance of IAPS Conventional Pyrotechnic Seatbelt （CPS） and reversible pretension seat belt （RPS） for occupants by Madymo software. Then， taking the occupant head injury （HIC15） and Chest compression （Cdef） as the objective function， the Kriging agent model was constructed. The Multiobjective Particle Swarm Optimization （MPSO） was used to optimize 6 key parameters of IAPS， including reversible pretightening force， reversible pretightening time， pyrotechnic seat belt pretightening time， expansion rate of seat belt， limited force value of seat belt and activation time of airbag. Based on the iSIGHT multidisciplinary optimization platform， the optimal Latin square was used to sample the optimized Pareto non inferior solution， and the Monte Carlo method was used to simulate the samples to meet the 6 Sigma robustness design criteria. Finally， the optimal solution was selected based on the risk of occupant injury. The results show that IAPS is superior to CPS and RPS in occupant protection. In addition， the multiobjective 6 Sigma robustness optimization design not only significantly reduces the head damage value （HIC15） and Chest compression （Cdef） of occupants， but also reduces the mean and variance of IAPS quality characteristics， making the design variables far away from the boundary constraints. Therefore， the consistency and reliability of product quality for IAPS are improved.

Key words：automobilesseat belts； occupant injury； multiobjective optimization； 6σ sigma robustness； Kriging model

隨著汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展，車用集成預(yù)緊式安全帶（IAPS）也越來越受到學(xué)者們的關(guān)注.在汽車碰撞中，需要IAPS具有好的防護(hù)性和高的可靠性，若IAPS功能不全或參數(shù)匹配不合理，將直接危及駕乘人員的生命健康.IAPS是在CPS的基礎(chǔ)上并聯(lián)RPS，綜合了RPS利用前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)（FCWs）、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（Lane departure warning system， LDWs）提前預(yù)緊的功能和CPS在碰撞中提供較大約束力的優(yōu)點(diǎn).克服了CPS不能在碰撞前消除安全帶織帶與乘員間的間隙的缺點(diǎn)和RPS存在的風(fēng)險(xiǎn).因此，IAPS具有碰撞前預(yù)警提醒、提前預(yù)緊和碰撞中安全約束的雙重功能，起到“避撞與降損”的作用[1]，提高了乘員的駕乘安全性，使得IAPS在實(shí)際使用過程中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值.

國外大型的汽車安全廠家早已著手對(duì)主動(dòng)預(yù)緊式安全帶進(jìn)行研發(fā)，并且推出了各自的產(chǎn)品.代表性產(chǎn)品如Autoliv公司的Prepretension Seatbelts，TRW公司的Active Control Retractor.由于主動(dòng)預(yù)緊式安全帶須與汽車事故預(yù)警系統(tǒng)配合使用，整體成本高昂，目前即使在歐美發(fā)達(dá)國家也未廣泛使用[2].國內(nèi)學(xué)者齊曉明、曹立波等人研究了可逆預(yù)緊式安全帶的控制實(shí)現(xiàn)和參數(shù)匹配優(yōu)化[3-4].余義運(yùn)用靈敏度分析法分析了預(yù)緊式安全帶相關(guān)參數(shù)對(duì)乘員損傷指標(biāo)的影響，選出了卷收器鎖止時(shí)間、預(yù)緊量、織帶剛度特性、限力器限力值四個(gè)有較大影響的參數(shù)[5]；但這些主動(dòng)預(yù)緊式安全帶僅是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷收器實(shí)現(xiàn)預(yù)緊功能，存在易受天氣影響出現(xiàn)“漏判”[6]和在碰撞中不能提供足夠約束力的風(fēng)險(xiǎn).因此，本文提出了CPS與RPS集合的IAPS.為說明IAPS具有更優(yōu)越的防護(hù)性能，本文將對(duì)CPS、RPS和IAPS防護(hù)乘員的損傷值進(jìn)行對(duì)比分析；為了提高IAPS在防護(hù)乘員過程中的有效性，本文以乘員的頭部與胸部防護(hù)效果為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)造Kriging代理數(shù)學(xué)模型減少計(jì)算量，采用多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法[7]，優(yōu)化了IAPS的可逆預(yù)緊力、可逆預(yù)緊時(shí)刻、火藥爆炸預(yù)緊時(shí)刻、安全帶延伸率系數(shù)、安全帶限力值及安全氣囊的激活時(shí)刻6個(gè)關(guān)鍵參數(shù)；為了提高IAPS在防護(hù)乘員過程中的穩(wěn)健性，考慮了IAPS產(chǎn)品在制造和使用過程中受到的不確定因素的影響，運(yùn)用拉丁超立方抽樣蒙特卡洛模擬的方法，選取優(yōu)化的Pareto非劣解滿足6σ多目標(biāo)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)[8].

1 IAPS的防護(hù)性能分析

通過設(shè)定相同的碰撞仿真工況，分別采用IAPS、CPS和RPS對(duì)乘員進(jìn)行約束保護(hù)，通過對(duì)比分析來說明IAPS比CPS、RPS對(duì)乘員的防護(hù)性能更具有優(yōu)越性.

1.1 碰撞仿真模型的建立

利用MADYM軟件按試驗(yàn)車型的實(shí)際尺寸建立駕駛員側(cè)乘員約束系統(tǒng)仿真模型，主要包括車身模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、座椅模型、混合型安全帶織帶模型（與座椅連接的部分采用多體安全帶模擬，與主動(dòng)人體模型接觸的部分采用有限元安全帶模擬）、安全氣囊、安全帶卷收器模型以及選用了MADYMO模型庫自帶的主動(dòng)人體模型（AHM）.由于AHM基于真實(shí)人體的頸部、手臂、脊柱、臀部的各個(gè)關(guān)節(jié)鉸的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)建立了多個(gè)控制器，這些控制器以關(guān)節(jié)鉸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為控制變量，因此能較好地模擬乘員在碰撞前的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[4].而Hybrid III假人的頸椎、腰椎、胸部等部位的剛度比真實(shí)人體大，而且不能模擬人體肌肉的張緊狀態(tài)[9].

其中，安全帶卷收器模型包括可逆預(yù)緊模型和火藥爆炸預(yù)緊模型.可逆預(yù)緊器的預(yù)緊力特性通過使用關(guān)鍵字BELT_PRETENSIONER.FORCE

_PAYOUT定義，同時(shí)定義預(yù)緊器激活開關(guān)，卷收器的半徑和旋轉(zhuǎn)的慣性矩等.另外，通過對(duì)SWITCH. SENSOR和SWITCH. MULTI_PORT的定義，可以感知織帶的拉出量，以便進(jìn)行鎖止.火藥爆炸卷收器在碰撞之后觸發(fā)，通過SWITCH. TIME定義觸發(fā)時(shí)刻，通過定義鉸的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)收緊，通過SWITCH.SENSOR SWITCH.MULTI_ PORT定義感知織帶的拉力，若超過設(shè)定的閾值則進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài).設(shè)定限力器的力值為2 500 N.所建模型如圖1所示.

1.2 仿真模型的驗(yàn)證

1.2.1 AHM的肌肉張緊程度驗(yàn)證

在仿真中，采用控制信號(hào)（制動(dòng)加速度）和激活參數(shù)相乘的方法來控制AHM的肌肉張緊程度.激活參數(shù)為0～1，間隔為0.2的六個(gè)參數(shù)，代表不同的肌肉張緊程度，0代表沒有主動(dòng)行為，1代表有主動(dòng)行為[10].通過志愿者試驗(yàn)曲線與不同張緊程度的仿真試驗(yàn)相比較，AHM的張緊程度為1時(shí)與志愿者試驗(yàn)曲線最接近如圖2所示，因此將該張緊程度用于模擬乘員的動(dòng)態(tài)響應(yīng).

1.2.2 仿真模型精度的驗(yàn)證

在上述的碰撞加速度工況下，通過乘員損傷響應(yīng)仿真數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集儀獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，圖3為肩帶力和頭部合成加速度在仿真與試驗(yàn)條件下獲得的數(shù)據(jù)曲線.表1為假人損傷指標(biāo)峰值在仿真與試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)對(duì)比[4].

由上述對(duì)比可知，采用 AHM仿真的結(jié)果與試驗(yàn)中的對(duì)應(yīng)損傷值誤差在15%以內(nèi)，可以用于后續(xù)的研究.

1.3 碰撞仿真工況的設(shè)置

碰撞模型包括碰撞前與碰撞中兩個(gè)階段，整個(gè)過程的時(shí)長設(shè)為920 ms，其中碰撞前的仿真時(shí)長設(shè)為800 ms，可逆預(yù)緊器在0～200 ms范圍內(nèi)的任一時(shí)刻被激活；碰撞中的仿真時(shí)間為800～920 ms，火藥預(yù)緊器與安全氣囊在這一時(shí)段內(nèi)被激活.設(shè)定碰撞時(shí)車速為50 km/h.將USNCAP在正碰試驗(yàn)工況下獲得的該車型的碰撞加速度曲線作為碰撞仿真的工況，碰撞加速度曲線如圖4所示.

1.4 三種不同安全帶防護(hù)效果的對(duì)比分析

1.4.1 AHM在正面碰撞仿真中的響應(yīng)

圖5顯示了在碰撞過程中，三種不同安全帶（CPS、RPS和IAPS）的肩帶力隨時(shí)間變化的過程曲線.

由圖5可知三種安全帶肩帶力力值的特點(diǎn)為：

1）CPS肩帶力在制動(dòng)開始過程中幾乎沒有預(yù)緊力，在約600 ms時(shí)力值開始增大，但小于250 N，這主要是由于AHM上身前傾導(dǎo)致的；在碰撞發(fā)生瞬間，CPS肩帶力瞬間達(dá)到限力值2 500 N，隨著織帶的釋放使肩帶力突然下降，之后隨著AHM上身的前傾肩帶力又增大.

2）RPS肩帶力在開始制動(dòng)（圖中460 ms）時(shí)就開始呈線性增長，預(yù)緊力達(dá)到最大值約400 N，能夠充分利用碰撞前的有利時(shí)機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；但在碰撞發(fā)生瞬間，RPS的肩帶力相對(duì)緩慢地增長，約束力較低，不足以防護(hù)AHM.

3）IAPS的肩帶力綜合了CPS和RPS的優(yōu)點(diǎn)，既能夠在碰撞前實(shí)施有效的預(yù)緊力，又能夠在碰撞瞬間提供足夠的約束力.

因此，在碰撞前，IAPS就減少了因緊急制動(dòng)導(dǎo)致的AHM身體前移量，改善了AHM的離位坐姿；在碰撞的瞬間，IAPS又具有足夠的約束力將AHM與車身座椅約束為一體.

圖6、圖7顯示了AHM的頭部加速度數(shù)值曲線，由圖可知：

1）采用CPS約束保護(hù)時(shí)，在850 ms左右的時(shí)刻，AHM的頭部加速度最早出現(xiàn)峰值，然后又急劇減小，說明頭部與安全氣囊接觸，過早的接觸可能導(dǎo)致AHM頭部受到高速爆出的氣囊碰撞而受傷.

2）采用RPS約束保護(hù)時(shí)，AHM的頭部加速度峰值稍晚于CPS約束保護(hù)，但是峰值較大，說明RPS提供的約束力不夠大.

3）采用IAPS約束保護(hù)時(shí)，AHM的頭部加速度值相對(duì)平緩且峰值出現(xiàn)最晚，這樣不易受到安全氣囊的爆炸傷害.

以上從AHM的頭部加速度數(shù)值變化角度，說明了IAPS具有更好的防護(hù)作用.

圖8顯示了三種安全帶防護(hù)的頸部彎矩曲線，由圖8可知：

1）采用CPS防護(hù)時(shí)，AHM的頸部彎矩（My）峰值在840～850 ms間出現(xiàn)，相對(duì)時(shí)刻較早，且數(shù)值較大；

2）采用RPS防護(hù)時(shí)，AHM的頸部彎矩峰值出現(xiàn)在890 ms時(shí)刻；

3）采用IAPS防護(hù)時(shí)，AHM的頸部彎矩峰值出現(xiàn)時(shí)刻較晚，且數(shù)值明顯小于其它兩種安全帶防護(hù)方式.

由圖10和圖11可知，AHM的頭部和胸部在X向的位移曲線變化趨勢一致，與實(shí)際情況符合，說明了模型的正確性.并且可知：（1）采用CPS防護(hù)時(shí)，AHM的頭部和胸部在制動(dòng)過程中的開始時(shí)刻就有前傾的位移量，在碰撞過程中位移量最大.（2）采用RPS和IAPS防護(hù)時(shí)，AHM的頭部和胸部在X向上的前傾位移量較小，二者幾乎相等.說明安全帶織帶和乘員身體的間隙量會(huì)影響安全帶的保護(hù)效果.

圖12顯示了三種不同安全帶防護(hù)下的左大腿受力曲線.由圖12可知，三種不同安全帶防護(hù)下左大腿受力曲線變化趨勢一致，左大腿受力峰值在RPS防護(hù)下稍大，在CPS防護(hù)下稍小，但差別不是很大.

這說明，IAPS的預(yù)緊作用主要是消除安全帶與胸部的間隙量，對(duì)消除安全帶腰部的間隙量不是很明顯.若采用帶扣預(yù)緊式的安全帶會(huì)對(duì)大腿具有更好的防護(hù)作用.

1.4.2 AHM損傷的峰值參數(shù)比較

常采用頭部傷害值HIC36和胸部累計(jì)3 ms合成加速度最大值等，以及USNCAP采用組合損傷概率Pcomb等[11]對(duì)乘員約束系統(tǒng)的防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià).表2列出了三種不同安全帶在碰撞保護(hù)的AHM損傷峰值，以及采用IAPS防護(hù)相對(duì)于采用CPS、RPS防護(hù)導(dǎo)致相關(guān)損傷參數(shù)的降幅.

與CPS、RPS相比，IAPS保護(hù)下的AHM頭部損傷參數(shù)值分別降低22.7%、46.8%，頸部彎矩峰值分別降低22.5%、40.8%，胸部累計(jì)3 ms合成加速度最大值分別降低14.6%、24.8%，胸部壓縮量分別降低約7.0%、3.1%，盆骨加速度分別降低-1.5%、1.8%，右大腿承受力分別降低約13.1%、12.1%，左大腿承受力分別降低約-2.5%、14.5%.由此進(jìn)一步說明，在車輛發(fā)生碰撞時(shí)，IAPS比CPS和RPS的防護(hù)效果更好.

2 基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的Kriging代理模型

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

代理模型是包含試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）和近似方法的綜合建模技術(shù).試驗(yàn)設(shè)計(jì)是對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)合理的安排，決定了代理模型的取樣個(gè)數(shù)和樣本的空間分布.由于拉丁超立方（LHS）抽樣方法是一種均勻隨機(jī)地生成樣本點(diǎn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，可以有效保證近似模型的精度[12]，因此，本文采用拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法.

2.2 設(shè)計(jì)變量樣本點(diǎn)的選取

選取安全氣囊的排氣孔直徑、氣囊激活時(shí)刻、氣囊質(zhì)量流率，安全帶的織帶伸縮率、預(yù)緊激活時(shí)刻、安全帶限力值6個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)為設(shè)計(jì)變量[13-14]，對(duì)CPS模型進(jìn)行參數(shù)匹配優(yōu)化.按照表3設(shè)計(jì)的范圍，應(yīng)用最優(yōu)拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行6因素5水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而在設(shè)計(jì)空間中獲得30組因素與響應(yīng)的樣本數(shù)據(jù).

由表6所示的結(jié)果可知，在原匹配方案的基礎(chǔ)上，6σ穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高了IAPS的防護(hù)性能.

4 穩(wěn)健優(yōu)化及結(jié)果對(duì)比分析

安全帶和安全氣囊在制造和使用過程中，會(huì)受到諸多不確定因素的影響，如各主要參數(shù)的波動(dòng)和碰撞強(qiáng)度的差異性.因此，在汽車的安全性設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮不確定因素對(duì)約束系統(tǒng)防護(hù)性的影響，穩(wěn)健設(shè)計(jì)要求達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)，一是使產(chǎn)品質(zhì)量特性的均值盡可能達(dá)到目標(biāo)值，二是使各種干擾因素（不確定性因素）引起功能特性波動(dòng)的方差盡可能小[21].從而減小不確定性因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，提高產(chǎn)品的質(zhì)量、降低產(chǎn)品的成本.

基于已獲得的CPS、RPS的穩(wěn)健性最優(yōu)解，對(duì)CPS、RPS分別進(jìn)行穩(wěn)健性分析，研究關(guān)鍵參數(shù)的波動(dòng)對(duì)輸出響應(yīng)的影響，具體的分析步驟為：

1）建立用于穩(wěn)健性分析的Kriging代理模型，計(jì)算各輸出響應(yīng).由于本次對(duì)CPS穩(wěn)健分析的6個(gè)設(shè)計(jì)變量與前文的CPS設(shè)計(jì)變量匹配優(yōu)化相同，所以CPS的Kriging代理模型沿用前文建立的代理模型.依照前文建立Kriging代理模型的方法[22-23]，建立本次穩(wěn)健分析RPS的Kriging代理模型，此時(shí)的RPS也就是實(shí)際的IAPS.

為了驗(yàn)證RPS的Kriging模型的精度，同樣在設(shè)計(jì)空間中采集了10個(gè)樣本點(diǎn)，通過Kriging模型獲得的損傷響應(yīng)預(yù)測值與有限元模型計(jì)算的觀測值的相對(duì)誤差，評(píng)價(jià)模型的精度，如圖16所示.

由圖16可以看出，采樣點(diǎn)的代理模型預(yù)測值與仿真結(jié)果的相對(duì)誤差均在8%以內(nèi)，說明Kriging模型具有較高的擬合精度，可以替代有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算.

2）以上文已獲得的優(yōu)化穩(wěn)健性最優(yōu)解為設(shè)計(jì)點(diǎn)，進(jìn)行隨機(jī)擾動(dòng)，隨機(jī)變量如表7所示.

3）基于iSIGHT軟件平臺(tái)采用最優(yōu)拉丁方抽樣蒙特卡羅模擬方法，蒙特卡羅模擬的收斂性依賴于隨機(jī)參數(shù)個(gè)數(shù)，個(gè)數(shù)越多精度越高.為了減少計(jì)算時(shí)間，在抽樣較少的情況下獲得較高的計(jì)算精度，采用LHS方法抽取的樣本點(diǎn)數(shù)只需蒙特卡羅（MCS）抽樣方法的1/12，即可達(dá)到和MCS相同的誤差水平[14].此次抽樣數(shù)目選取2 000個(gè).

4）統(tǒng)計(jì)分析各輸出響應(yīng)的均值與標(biāo)準(zhǔn)差.對(duì)CPS、IAPS的最優(yōu)解進(jìn)行穩(wěn)健性分析，得到輸出響應(yīng)的均值與標(biāo)準(zhǔn)差如圖17所示，圖中曲線A為CPS的穩(wěn)健性最優(yōu)解的輸出響應(yīng)曲線；曲線B為IAPS的穩(wěn)健性最優(yōu)解的輸出響應(yīng)曲線.

對(duì)比曲線A與曲線B可知，IAPS的穩(wěn)健性最優(yōu)解的輸出響應(yīng)曲線的頭部、頸部、胸部和大腿的損傷指標(biāo)的均值和變異系數(shù)都小于CPS輸出響應(yīng)曲線，分別降低了26.6%、14.3%、7.7%、19.2%.

AHM整體損傷風(fēng)險(xiǎn)Pcomb統(tǒng)計(jì)特性可知，IAPS防護(hù)結(jié)果的Pcomb均值和變異系數(shù)均小于CPS防護(hù)結(jié)果，說明IAPS受到的波動(dòng)影響因素更小.

根據(jù)6σ質(zhì)量管理的理論[17-18]認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品質(zhì)量的均值將向左或向右偏離1.5σ，這樣AHM的碰撞損傷風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增大.根據(jù)6σ質(zhì)量管理的理論，在CPS的防護(hù)下，AHM整體損傷風(fēng)險(xiǎn)Pcomb的均值將由短期質(zhì)量的12.75%偏離到長期質(zhì)量的13.85%，Pcomb小于15%的概率將會(huì)下降至94.32%；在IAPS的防護(hù)下，Pcomb的均值將由短期質(zhì)量的11.48%偏離到長期質(zhì)量的1.5σ水平為12.14%.因此，無論是短期質(zhì)量還是長期質(zhì)量，IAPS在使用過程中都具有較高的穩(wěn)定性.

5 結(jié) 論

通過建立CPS、RPS和IAPS的約束碰撞仿真模型，說明了IAPS對(duì)AHM的頭部、胸部、頸部和大腿的損傷防護(hù)效果都優(yōu)于CPS或RPS的防護(hù).通過對(duì)IAPS多目標(biāo)優(yōu)化后，利用6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，進(jìn)一步說明了IAPS在使用過程中的短期質(zhì)量和長期質(zhì)量都比CPS具有穩(wěn)健性.對(duì)IAPS的性能研究將促進(jìn)IAPS的技術(shù)發(fā)展，進(jìn)一步會(huì)推動(dòng)IAPS產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，提高汽車碰撞的安全性.

在后續(xù)的研究過程中還需要對(duì)IAPS的控制實(shí)現(xiàn)，各工況下的預(yù)緊力、預(yù)緊速度進(jìn)行研究并做大量測試試驗(yàn).還可以進(jìn)一步研究分析帶扣預(yù)緊及帶扣與卷收器協(xié)同預(yù)緊的保護(hù)效果.

參考文獻(xiàn)

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