約束系統，乘員保護，MADYMO的案例
MADYMO乘員約束系統模擬
乘員約束系統(occupant restraint systems)包括：安全氣囊，安全帶，座椅，方向盤，轉向柱和儀表板等。這些安全部件必須經過嚴格的優化整合，才能夠對駕駛員發揮最有效的保護作用。
乘員約束系統整合是一個非常復雜的優化設計過程。利用CAE仿真模擬，可以大大減少物理試驗的次數，從而降低產品開發成本和周期。
此例子為應用MADYMO軟件進行正面碰撞情況下的約束系統優化整合，用于確定安全氣囊的最佳點火時刻，氣囊容積，排氣孔大小等等參數，對于安全帶系統，則需要確定最佳的預張緊機構觸發時間，安全帶的拉伸率等設計參數。
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展開 乘員輔助保護系統
最初的乘員輔助保護系統只是在方向盤上安裝了一個空氣囊，在發生碰撞時用以對駕
駛員加以保護。由于安全的需要，很快又在右前乘客座位安裝了副空氣囊。幾乎與此同時
，一種叫做安全帶預收緊器的裝置出現了，它的功能是在空氣囊展開前將乘客盡量向后拉
，保證其標準坐姿，從而避免空氣囊自身對乘客的傷害，同時也使空氣囊的保護效能發揮
到極致。
在雙安全氣囊加安全帶預收緊裝置逐漸在中高檔轎車上得以普及的時候，側氣囊問世
了。側氣囊安裝在座椅靠背里或中央立柱內部，用于發生側面碰撞時保護乘員的肩和胸部
。至此乘員輔助保護系統的空氣囊數量已有四個。
四氣囊也沒有維持多少時間，窗簾氣囊的出現很快結束了四氣囊的時代。窗簾氣囊用于發
生側面碰撞時保護乘員的頭部和肩部。在日益關注汽車安全性的今天，市場上的中級以上
轎車大部分都裝配了“六氣囊”。
正當“六氣囊”一統天下，被眾多汽車銷售商寫在宣傳頁上的時候，膝蓋空氣囊和翻
轉（側翻）空氣囊開始作為部分豪華車的標準配置或可選配置。并且增加了氣囊分級展開
功能；乘員監測功能；碰撞時燃油切斷功能。到目前為止，據筆者所知的配置安全氣囊數
量最多已達十二個。試想，駕駛車輛時被十幾個安全氣囊所環繞，那將是怎樣的一種安全
感！
展開 乘員約束系統碰撞仿真
1正面碰撞前排乘員約束系統介紹
隨著車輛的使用，車內乘員安全性最先被關注。要保證乘員的安全不但要靠車身吸收碰撞能量和保持乘員艙的完整性，更重要的是還要使用約束系統來對乘員進行減速緩沖。乘員約束系統仿真就是將乘員約束系統的基本特性添加到乘員及約束系統的模型中，對模型進行加載仿真計算，最終求得假人不同位置的傷害值，然后根據假人的傷害值對車輛的安全情況進行評價。
約束系統包括座椅、安全帶，氣囊三個主要部件，它們均為安全裝置，其功能則是通過約束乘員降低乘員與內飾接觸和受傷的風險，是降低乘員傷亡風險的第二道防線。其中安全帶是最有效的乘員保護裝置，在碰撞中（包括緊急制動和翻滾）約束乘員，通過乘員身上最強的部位（肩和骨盆）接受約束力。氣囊為輔助安全裝置，填充乘員和方向盤、儀表板之間的空間，使乘員較為均勻的受力（相比安全帶而言），從而減少頭部轉動，保護頭部和頸部。
座椅安全帶自1950年代開始使用，通過不斷改進，現在三點式安全帶基本成為定型。氣囊從1970年代被發明，不斷改進，到1980-90年代在車上逐漸成為標配。基于交通事故傷亡統計和分析的方法已有結論顯示，安全帶和氣囊是有效的乘員碰撞保護裝置，能降低傷亡風險。
2 一維質量彈簧系統
從機械工程控制角度來看，任何元件或系統都可以用質量、彈簧、阻尼器三個基本要素表示，建立一維質量彈簧系統分析，如圖1所示：
圖1 機械工程控制的三個基本要素
故本次碰撞根據機械工程控制的三個基本要素建立了質量-彈簧模型，如下圖2所示。其中δ為約束間隙，K為約束剛度，F為車輛前端剛度，M0為乘員質量，MV為車輛質量。
圖2 碰撞質量-彈簧模型
3乘員約束系統的建立
乘員約束系統的建立分為簡化計算模型與完全計算模型。
展開 輕型客車乘員約束系統的模擬計算
輕型客車乘員約束系統的模擬計算
宋正超 張金換 孔凡忠
清華大學汽車工程系，汽車安全與節能國家重點實驗室
摘要：在輕型客車正面碰撞過程中，乘員容易受到嚴重的傷害，優化其乘員約束系統可以得到較好的保護效果。利用有限元軟件PAM-CRASH建立了飽含座椅、安全帶、儀表板及轉向系統在內的某輕型客車乘員約束系統的分析模型，并通過試驗驗證了模型的有效性。在大量數值計算的基礎上，運用試驗設計方法，得到優化設計方案。經過優化匹配，乘員的頭部傷害指標HIC降低了51%，并滿足了中國汽車正面碰撞安全法規的要求。實車試驗也很好地驗證了改進的效果。該研究方法可以推廣應用于其他車型乘員約束系統的優化設計。
關鍵詞：輕型客車，乘員約束系統，模擬計算，優化設計
內容簡介：
1 乘員約束系統模型的建立及驗證
1.1 模型的建立
1.2 模型的驗證
2 乘員約束系統的優化
2.1 敏感性分析
2.2 全因子試驗
3 結論
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轎車約束系統MADYMO分析論文
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