一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法和装置制造方法及图纸

一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法和装置，该方法包括：构建假人碰撞乘员约束系统仿真模型；获取设计参数；根据所述设计参数构建多个目标函数；基于所述多个目标函数确定加权目标函数；获取约束条件；基于所述设计参数、所述加权目标函数、所述约束条件利用所述构建的碰撞乘员约束系统仿真模型进行迭代分析，得到所述设计参数的优化设计值；通过定义乘员约束系统的设计参数、约束条件和多个目标函数，将多个目标函数归一化为加权的目标函数来进行优化，从而获得优化的设计参数，进一步提高优化的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法和装置
本申请涉及结构特性识别领域，尤其涉及一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法和装置。
技术介绍
随着汽车的普及，交通事故频繁发生，造成了重大的人员伤亡和财产损失，汽车安全性成为了现代汽车工业研究的热点。汽车乘员约束系统是在汽车发生碰撞时，用来减少或者避免二次碰撞的安全装置，是汽车被动安全设计的重要环节。良好的汽车乘员约束系统设计能有效提高乘员的防护性能，大幅减少乘员损伤，降低死亡率。然而约束系统部件众多，包括转向系、仪表板、座椅、脚踏板、安全气囊、安全带、人体等，一些参数很难通过实验直接获得，如车辆碰撞过程中人体与安全带、座椅的摩擦等。若这些结构参数不能准确获取，则开发的实际约束系统就可能并不满足设计初衷的性能要求，甚至有可能导致其在服役过程中存在严重安全隐患。因此，发展一套方便可靠的方法来确定难以获取的乘员约束系统的安全设计参数显得非常必要，这对于提高乘员的安全性具有重要实际意义。
技术实现思路
本申请实施例提供一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法和装置，以解决现有的难以获取的乘员约束系统的安全设计参数的问题。本申请实施例提供的具体技术方案如下：第一方面，本申请提供一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法，包括：构建假人碰撞乘员约束系统仿真模型；获取设计参数；根据所述设计参数构建多个目标函数；基于所述多个目标函数确定加权目标函数；获取约束条件；基于所述设计参数、所述加权目标函数、所述约束条件利用所述构建的碰撞乘员约束系统仿真模型进行迭代分析，得到所述设计参数的优化设计值。采用上述技术方案，通过定义该乘员约束系统的设计参数、约束条件和多个目标函数，由于多目标函数的优化不容易收敛，将多个目标函数归一化为加权的目标函数来进行优化，从而获得优化的设计参数，进一步提高乘员约束系统的优化的效率。可选的，所述设计参数包括流量曲线，气囊体积，起爆时间，充气时间，压溃距离，膝枕位置，刚度，负载限制器，预紧时间。可选的，所述目标函数包括：头部伤害指数、胸部加速度、能量吸收和骨盆加速度。可选的，根据所述设计参数构建多个目标函数，包括：按照下述公式构建所述多个目标函数，Eab＝0.5k×s2，其中，HIC表示头部伤害指数，t1表示起爆时间，t2表示充气时间，ac表示胸部加速度，Eab表示能量吸收，k表示前端压溃刚度，s表示压溃距离，ap表示骨盆加速度，t3表示预紧时间，f表示乘员约束系统的固有频率。可选的，基于所述多个目标函数确定加权目标函数，包括：按照下述公式确定所述加权目标函数，其中，of表示加权目标函数，fi表示目标函数，fio表示目标函数的均值。可选的，所述约束条件是根据所述设计参数和所述多个目标函数确定的。第二方面，本申请实施例提供一种乘员约束系统的碰撞优化设计装置，包括：第一构建单元，用于构建假人碰撞乘员约束系统仿真模型；获取单元，用于获取设计参数；第二构建单元，用于根据所述设计参数构建多个目标函数确定单元，用于基于所述多个目标函数确定加权目标函数；所述获取单元，还用于获取约束条件；处理单元，用于基于所述设计参数、所述加权目标函数、所述约束条件利用所述构建的碰撞乘员约束系统仿真模型进行迭代分析，得到所述设计参数的优化设计值。可选的，所述设计参数包括流量曲线，气囊体积，起爆时间，充气时间，压溃距离，膝枕位置，刚度，负载限制器，预紧时间。可选的，所述目标函数包括：头部伤害指数、胸部加速度、能量吸收和骨盆加速度。可选的，所述第二构建单元在根据所述设计参数构建多个目标函数时，按照下述公式构建所述多个目标函数，Eab＝0.5k×s2，其中，HIC表示头部伤害指数，t1表示起爆时间，t2表示充气时间，ac表示胸部加速度，Eab表示能量吸收，k表示前端压溃刚度，s表示压溃距离，ap表示骨盆加速度，t3表示预紧时间，f表示乘员约束系统的固有频率。可选的，所述确定单元在基于所述多个目标函数确定加权目标函数时，按照下述公式确定所述加权目标函数，其中，of表示加权目标函数，fi表示目标函数，fio表示目标函数的均值。附图说明图1为本申请实施例中定义的乘员约束系统示意图；图2为本申请实施例的乘员约束系统的碰撞优化设计方法流程图；图3为本申请实施例的乘员约束系统的碰撞优化设计方法运行过程示意图；图4为本申请实施例的加权目标函数的优化迭代曲线示意图；图5为本申请实施例的起爆时间优化前后胸部加速度曲线的变化示意图；图6所示为本申请实施例的乘员约束系统的碰撞优化设计装置结构图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。为了降低乘员约束系统的乘员伤害指数，本申请实施例对包括假人的乘员约束系统进行建模和仿真，根据工程经验，定义了该乘员约束系统的设计参数、约束条件和多个目标函数，由于多目标函数的优化不容易收敛，因此将多个目标函数归一化为一个加权的目标函数来进行优化，从而获得优化的设计参数，进一步提高优化的效率。如图1所示，本申请中的乘员约束系统中定义了9个设计参数，具体包括：所述设计参数包括流量曲线，气囊体积，起爆时间，充气时间，压溃距离，膝枕位置，刚度，负载限制器，预紧时间，如表1所示。表1进一步的，该乘员约束系统中定义了4个目标函数，具体包括：头部伤害指数、胸部加速度、能量吸收和骨盆加速度，如表2所示。表2序号函数名称表达式1头部伤害指数HICHIC2胸部加速度acChestacceleration3能量吸收EabEnergyAbsorbed4骨盆加速度apPelvisacceleration5加权目标优化函数OFObjectivefuntion需要说明的是，本申请实施例中设计了一个加权的目标函数F来表征上述的4个目标函数。进一步的，本申请中的乘员约束系统中定义了约束条件，并给出了它们的限定值。基于图1提供的乘员约束系统，图2所示，本申请实施例提供一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法，具体流程如下所示：步骤20：构建假人碰撞乘员约束系统仿真模型。步骤21：获取设计参数。步骤22：根据所述设计参数构建多个目标函数。具体的，步骤22中，根据所述设计参数构建多个目标函数时，按照下述公式构建所述多个目标函数：Eab＝0.5k×s2，其中，HIC表示头部伤害指数，t1表示起爆时间，t2表示充气时间，ac表示胸部加速度，Eab表示能量吸收，k表示前端压溃刚度，s表示压溃距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法，其特征在于，包括：/n构建假人碰撞乘员约束系统仿真模型；/n获取设计参数；/n根据所述设计参数构建多个目标函数；/n基于所述多个目标函数确定加权目标函数；/n获取约束条件；/n基于所述设计参数、所述加权目标函数、所述约束条件利用所述构建的碰撞乘员约束系统仿真模型进行迭代分析，得到所述设计参数的优化设计值。/n

【技术特征摘要】
1.一种乘员约束系统的碰撞优化设计方法，其特征在于，包括：
构建假人碰撞乘员约束系统仿真模型；
获取设计参数；
根据所述设计参数构建多个目标函数；
基于所述多个目标函数确定加权目标函数；
获取约束条件；
基于所述设计参数、所述加权目标函数、所述约束条件利用所述构建的碰撞乘员约束系统仿真模型进行迭代分析，得到所述设计参数的优化设计值。


2.如权利要求1所述的碰撞优化设计方法，其特征在于，所述设计参数包括流量曲线，气囊体积，起爆时间，充气时间，压溃距离，膝枕位置，刚度，负载限制器，预紧时间。


3.如权利要求2所述的碰撞优化设计方法，其特征在于，所述目标函数包括：头部伤害指数、胸部加速度、能量吸收和骨盆加速度。


4.如权利要求3所述的碰撞优化设计方法，其特征在于，根据所述设计参数构建多个目标函数，包括：按照下述公式构建所述多个目标函数，

Eab＝0.5k×s2，
其中，HIC表示头部伤害指数，t1表示起爆时间，t2表示充气时间，ac表示胸部加速度，Eab表示能量吸收，k表示前端压溃刚度，s表示压溃距离，ap表示骨盆加速度，t3表示预紧时间，f表示乘员约束系统的固有频率。


5.如权利要求1所述的碰撞优化设计方法，其特征在于，基于所述多个目标函数确定加权目标函数，包括：按照下述公式确定所述加权目标函数，



其中，of表示加权目标函数，fi表示目标函数，fio表示目标函数的均值。


6.如权利要求1所述的碰撞优化设计方法，其特征在于，所述约束条件是根据所述设计参数和所述多个目标函数确定的。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，
申请(专利权)人：东汉新能源汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31