[发明专利]概念设计阶段约束系统的设计方法

说明书

本发明公开了概念设计阶段约束系统的设计方法，为克服传统设计方法中低水平重复寻优过程的问题，其步骤：1.确定输入条件：1)乘员胸部加速度限值G；2)车内生存空间S₀；3)碰撞初速度v₀；4)碰撞波形：在概念设计阶段，车体前端结构尚未设计完成，因此以幅值为A₀的矩形波作为碰撞波形，t_v的计算式为：式中：矩形波形中A₀为矩形波幅值，t_v为车体速度减为0的时刻，即停车时刻；2.简化曲线处理；3.约束刚度和碰撞波形的耦合作用分析；4.求解乘员相对运动响应和约束系统固有频率：1)引入振动方程；2)求解极限时间t_L、极限相对速度v_L、极限相对位移D_L；3)求解约束系统固有频率ω；5.输出梯形约束刚度曲线。

技术领域

本发明涉及一种设计方法，更具体地说，本发明涉及一种概念设计阶段约束系统的设计方法。

背景技术

汽车乘员约束系统是指汽车发生碰撞时车内限制乘员运动的全部部件的总称，包括安全带、安全气囊、座椅、仪表板、转向柱、车门、安全玻璃以及内饰件等。如果将乘员简化为一个质点，便可以将约束系统对乘员的作用力等效为一个集中的作用力。在进行碰撞力学理论研究时，将“乘员加速度-乘员相对位移”曲线定义为“约束系统刚度曲线”，表示约束系统特性。由于乘员加速度相当于单位质量受力，所以这里所说的约束系统刚度代表约束系统比刚度。

从约束系统角度来看，要达到较好的乘员保护效果，需要根据每辆车的不同对各个约束系统装置进行参数匹配。在整车安全性开发流程中，约束系统匹配是在整车结构的抗撞性设计之后进行的，即在确定整车碰撞减速环境、车体侵入量以及乘员生存空间之后再进行约束系统参数匹配。目前约束系统参数匹配多采用仿真技术和试验技术相结合的方法。采用仿真技术极大地降低了开发成本，缩短了开发周期。然而在汽车安全性概念设计阶段，缺少详细的3D数据，无法采用仿真分析进行约束系统主要参数的设计。因此，迫切地需要从碰撞力学的角度深入研究碰撞系统的本质，从而在CAE(Computer AidedEngineering)分析之前的概念设计阶段确定车体结构和约束系统的主要设计参数，使CAE计算更有针对性，避免了传统设计方法中低水平重复的寻优过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了传统设计方法中低水平重复的寻优过程的问题，提供了一种概念设计阶段约束系统的设计方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的概念设计阶段约束系统的设计方法包括步骤如下：

1)确定输入条件：

(1)乘员胸部加速度限值G

乘员胸部加速度限值G分布在30～50g之间，G值越小代表乘员安全性要求越高；

(2)车内生存空间S₀

车内生存空间S₀定义为乘员胸部到转向盘的水平距离；在整车抗撞性的概念设计阶段，车体总布置参数基本确定，车内生存空间S₀也确定；

(3)碰撞初速度v₀

所述的碰撞初速度v₀根据碰撞试验要求确定；

(4)碰撞波形

t_v的计算式为：

式中：v₀为碰撞初速度，矩形波形中A₀为矩形波幅值，t_v为车体速度减为0的时刻，即停车时刻；

2)简化曲线处理:

(1)简化约束刚度曲线