车辆设计中快速评价安全性的集成建模方法



车辆设计中快速评价安全性的集成建模方法

针对新车在开发过程中安全性的评价方式，介绍了一种新的评价车辆安全防护（EFP）设计方法，该方法使用整车结构模型、乘员模型和全尺寸碰撞试验数据进行系统建模。EFP方法主要由虚拟模型来模拟不同的真实碰撞环境（如不同类型的车辆、冲击速度、碰撞角度、碰撞类型等）。在虚拟模型中引入了一个新的概念，用来评价碰撞过程中车辆内部乘员的安全性。EFP方法初步实现了车辆正面碰撞的模拟，通过车辆有限元模型的分析得到模拟结果。利用驾驶员的三维铰接刚体模型和乘员舱模型得到乘员的响应。碰撞时，乘员被安全带和安全气囊约束在座椅上，驾驶室的结构变形和运动情况通过对整车的结构模型做有限元分析得到。对车身和驾驶室的模拟分析结果进行了有效性和准确性验证。

为了提出一个相对客观的评价方法，根据NASS的碰撞标准对车辆模型进行了一系列正面碰撞模拟。利用碰撞严重度概念对车辆碰撞程度进行描述，对碰撞结果进行了更为全面的评价。使用损伤等级（1～6级，1级损伤最轻）对乘员身体各部位的安全性进行评价，并根据碰撞频率对碰撞结果进行加权。通过碰撞过程的频率进行加权，计算出车辆不同冲击速度、乘员类型、碰撞类型下总的安全性。

为了验证碰撞结果和评价方法的准确性，分别对Taurus、Yaris、Explorer、Sliverado 4种类型的车辆进行碰撞模拟，以观察所提出评价方法对中型乘用车、小型乘用车、SUV和皮卡车的适应性。分析结果表明，模型所得的碰撞结果与实际测试的结果能够很好地匹配，该方法可以作为车辆整体安全性的评价方法。

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.

编译：王培德