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車輛設(shè)計中快速評價安全性的集成建模方法

針對新車在開發(fā)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(shè)計方法，該方法使用整車結(jié)構(gòu)模型、乘員模型和全尺寸碰撞試驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)建模。EFP方法主要由虛擬模型來模擬不同的真實碰撞環(huán)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(nèi)部乘員的安全性。EFP方法初步實現(xiàn)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(jié)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(yīng)。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(jié)構(gòu)變形和運動情況通過對整車的結(jié)構(gòu)模型做有限元分析得到。對車身和駕駛室的模擬分析結(jié)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(jù)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(jié)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(jù)碰撞頻率對碰撞結(jié)果進行加權(quán)。通過碰撞過程的頻率進行加權(quán)，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(jié)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(yīng)性。分析結(jié)果表明，模型所得的碰撞結(jié)果與實際測試的結(jié)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