[发明专利]参数化的约束系统刚度设计方法

说明书

本发明公开了一种参数化的约束系统刚度设计方法，克服了逆向或者局部逆向设计方式难以满足现阶段对产品开发周期要求的问题，该方法的步骤如下：1)设定约束条件：(1)乘员胸部加速度限值G；G是正向设计时根据乘员保护要求提出的胸部加速度限值；(2)乘员最大相对位移D_o/v；D_o/v是总布置阶段已经确定好的乘员生存空间；(3)根据碰撞试验要求确定碰撞出速度v₀及车体的双台阶波形的基本参数；2)定义简化曲线：(1)定义双台阶波；(2)定义梯形波；3)根据面积相等原理进行碰撞波形与约束系统刚度的耦合分析；4)引入振动方程求解乘员的相对运动响应；5)求解约束系统刚度；6)建立插值公式实现约束系统刚度的快速求解。

技术领域

本发明涉及一种设计方法，更具体地说，本发明涉及一种参数化的约束系统刚度设计方法。

背景技术

乘员的约束系统主要包括汽车座椅、座椅安全带、安全气囊、吸能式转向管柱、汽车仪表板和内饰件。约束和刚度是约束系统的特性曲线，具体为乘员加速度-相对位移曲线，可以表达约束系统对乘员的作用效果。

目前的汽车被动安全性设计主要采取逆向设计，或者局部逆向设计的方式进行的。在设计过程中，约束系统设计往往是在车体结构设计之后，即在整车3D模型确定之后，采用仿真技术分析的方式进行约束系统匹配，是一个大面积寻优的过程。近年来，随着汽车行业的快速发展，汽车产品的开发周期越来越短，而这种逆向或者局部逆向的设计方式难以满足现阶段对产品开发周期的要求，因此越来越多的研究人员开始关注在汽车的概念设计阶段进行安全性设计。而在汽车概念设计阶段进行安全性设计，需要确定车体结构和约束系统的吸能目标。在汽车的概念设计阶段进行约束系统刚度的设计可以指导约束子系统的设计，避免CAE设计过程中大量重复的试算。已有的汽车安全性概念设计研究中，常以双台阶波作为车体结构的吸能目标，并且已有较成熟的双台阶波设计方法。而约束刚度作为约束系统的设计目标，其设计方法还处在空白阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中逆向或者局部逆向设计方式难以满足现阶段对产品开发周期要求的问题，提供了一种参数化的约束系统刚度设计方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的参数化的约束系统刚度设计方法的步骤如下：

1)设定约束条件：

(1)乘员胸部加速度限值G；

G是正向设计时根据乘员保护要求提出的胸部加速度限值；

(2)乘员最大相对位移D_o/v；

D_o/v是总布置阶段已经确定好的乘员生存空间；

(3)根据碰撞试验要求确定碰撞初速度v₀及车体的双台阶波形的基本参数；

双台阶波形的基本参数是指：双台阶波的两个幅值A₁和A₂，发动机碰撞时刻t₁，碰撞结束时刻t_v，发动机碰撞时刻乘员的相对位移D_r1，车体停止运动时乘员的相对位移D_r2；

2)定义简化曲线：

(1)定义双台阶波；

(2)定义梯形波；

3)根据面积相等原理进行碰撞波形与约束刚度的耦合分析；

4)引入振动方程求解乘员相对运动响应；

5)求解约束系统刚度：

从双台阶波与梯形波的对应关系图中得出：