約束系統
關注創建者：匿名 創建時間：2018-07-11
約束系統的視頻教程
基于primer和hypermesh的整車約束系統分析
一?課程簡介 本課程詳細講解了如何進行整車的約束系統分析，特點是從無到有，進行完整的約束系統分析。我當初在學習約束時，發現市面上的資料講解的都是零散的知識點，而且分析對象也不是整車，比如創建安全帶，調整假人姿態，折疊氣囊等等。雖然學會了這些知識，但是在工作中進行約束系統分析時，我發現自己仍然無法獨立完成整車約束系統的分析。原因其實很簡單，因為我所掌握的知識是零散的，不成體系的。
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約束系統的實例教程
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
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
輕型客車乘員約束系統的模擬計算.pdf
展開 汽車約束系統參數設計，常以法規中高速碰撞工況下整車加速度波形為輸入，通過開展約束系統分析、試驗標定和優化，對關鍵零部件設計參數和ECU點火時刻進行標定，確保假人傷害滿足法規要求，假人得分滿足車輛星級開發策略要求。受限于制造工藝因素和真實碰撞場景的多樣化，真實的交通事故中，乘員傷害嚴重程度，與理想狀態存在偏差。
以往研究中，多采用標量法代理模型開展穩健性分析和優化。標量法代理模型無法對曲線進行預測，精度提升對設計試驗（DOE）樣本規模依賴較大，DOE樣本制作過程中軟硬件資源的巨大消耗，制約該技術在產品研發流程中的普及。
本文使用海克斯康工業軟件旗下ODYSSEE軟件，可以利用少量DOE樣本點構建高精度的降階模型(ROM)，從而加速了汽車約束系統魯棒性的分析和研究。
有限元模型構建
某乘用車駕駛員側約束系統模型如圖1所示，包含車身、轉向管柱、方向盤、地毯、儀表板、踏板、座椅、假人、氣囊、安全帶等總成。
圖1. 某乘用車駕駛員側約束系統模型
基于CNCAP管理規則（2021 版）中正面100%重疊剛性壁障碰撞物理試驗的車體加速度波形，對上述模型加載，提取碰撞仿真后假人頭、頸、胸、大腿、小腿各性能指標曲線庫作為輸出響應，指導約束系統關鍵零部件設計參數優化與標定。
設計試驗（DOE）
本文研究的設計變量為氣囊泄氣孔面積A，安全帶預緊時刻TTF-1和氣囊點爆時刻TTF-2。在ODYSSEE中通過拉丁超立方采樣方法進行DOE樣本點生成，并通過軟件特有算法提升樣本點在設計空間的均勻度。生成的25個DOE樣本點空間分布如圖2所示。
圖2. 25個DOE樣本點空間分布
機器學習模型搭建
基于上述DOE樣本點進行的碰撞仿真，采用機器學習模型構建設計變量與各個響應曲線的關系。
展開 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。
243233-a_frontalfc_s.rar
展開 一、仿真背景
正面碰撞約束系統模型是參考滑臺試驗要求的滑車建立的，主要評價車內約束系統部件在發生碰撞時對乘員的保護效果，并通過對約束系統部件優化以使保護效果最大化，從而指導設計滿足設計目標和相應法規。為了減少計算時間和提高計算效率，只需包含在碰撞過程中會與乘員發生接觸的部件，和滑車一樣，這些部件主要包括白車身、儀表臺、轉向系統、座椅、氣囊和安全帶等。正面碰撞包括正面100%剛性壁障碰（以下簡稱FFR）和正面40%偏置可變形壁障碰（以下簡稱ODB），FFR 和ODB 建模思路一樣。
二、仿真工具
本文采用Oasys、HyperWorks 前后處理器和LS-DYNA V971 求解器。
三、模型簡介
剛化白車身，并把重心設置在B 柱一個加速度傳感器的布置位置，如左B 柱下端。首先，在對應白車身剛體下定義*PART_INERTIA，在其“DODEID”下定義重心位置或通過“XC、YC、ZC”定義重心坐標。然后，在“IRCS”選“1”為局部坐標系，并在“CID”下定義該局部坐標系。最后，在對應白車身剛體的材料*MAT_RIGID 下把“LCO”定義和“CID”一樣
四、仿真動畫（手機APP用戶要點擊圖片才能看到動畫哦）
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假人的初始姿態直接影響約束系統載荷路徑、氣囊展開時序以及損傷預測結果。傳統手工擺姿方式耗時長、一致性差、難以批量復現。戴西CAxWorks.VPG（Virtual Proving Ground）車輛工程仿真軟件作為業界領先的預處理工程軟件，通過幾何調整、動態求解、發泡預壓和機構自動識別四大技術模塊，將這一工作從"玄學"變為可量化、可自動化的工程流程。
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假人的初始姿態直接影響約束系統載荷路徑、氣囊展開時序以及損傷預測結果。傳統手工擺姿方式耗時長、一致性差、難以批量復現。戴西CAxWorks.VPG（Virtual Proving Ground）車輛工程仿真軟件作為業界領先的預處理工程軟件，通過幾何調整、動態求解、發泡預壓和機構自動識別四大技術模塊，將這一工作從"玄學"變為可量化、可自動化的工程流程。
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在磁約束核聚變產業鏈中，裝置總體、超導磁體、真空室、偏濾器、加熱系統、診斷系統與電源系統共同構成核心裝備體系。其中電源系統雖不直接參與等離子體物理機制研究，卻為所有子系統提供能量輸入與精確控制，是決定裝置能否穩定運行、能否達到設計參數的關鍵基礎部件。
聚變電源與常規工業電源差異顯著：它強調高穩定度、低噪聲、快速瞬態響應、強抗干擾能力以及復雜工況下的高可靠性
? 安全仿真全鏈路，行業標準工具集：集成 THUMS、WorldSID、ES-2re 等高精度假人模型，搭配完整障礙物與沖擊器庫；與 Humanetics、MADYMO 深度協同，提供從假人建模到約束系統優化的一站式解決方案，成為汽車安全仿真的行業標配。
實際約束條件下成像系統的初始結構的生成10個月前
該系統的規格與約束條件如下：前置光闌、100 mm焦距、f/1.5（入瞳直徑66.7 mm）、16°全視場、畸變≤5%（未公開，由本文設定）、總長≤181.5 mm、后焦距≥4 mm、NIR波段0.9-1.7 μm。文獻中通過Zemax中的“Hammer”優化方法獲得的平均RMS光斑尺寸約為55 μm，色差校正效果中等。
海克斯康 eVTOL方案: 機身仿真
海克斯康 eVTOL解決方案，可以解決的具體問題如下：
1、安全性
安全性是eVTOL的首要指標，在安全性方面，海克斯康的解決方案可以解決的問題包括：
? 約束保護系統性能分析-人與貨物
? 耐撞結構設計與仿真
? 破損區域，能量吸收結構優化
? 虛擬跌落測試
? 鳥撞模擬
? 墜撞后引發的火災模擬
? 分布式推進和線控飛行系統設計
內容簡介： 汽車約束系統，如安全帶和安全氣囊等，在車輛碰撞中對提升乘員安全性至關重要。本演講重點介紹使用 LS-DYNA 對約束系統進行建模和仿真，將比較各種安全氣囊的建模方法，包括均勻壓力/控制體積法、任意拉格朗日-歐拉法 (ALE)、粒子法 (CPM) 和基于連續介質的粒子氣體法 (CPG)。此外，還將概述 LS-DYNA 中常見的安全帶建模策略。
該系統的規格與約束條件如下：前置光闌、100 mm焦距、f/1.5（入瞳直徑66.7 mm）、16°全視場、畸變≤5%（未公開，由本文設定）、總長≤181.5 mm、后焦距≥4 mm、NIR波段0.9-1.7 μm。文獻中通過Zemax中的“Hammer”優化方法獲得的平均RMS光斑尺寸約為55 μm，色差校正效果中等。
<p> 隨著各大主機廠對汽車安全性能指標的逐步提升，主機廠在汽車安全性能的開發方面也投入了大量的人力物力，同時對于供應商的要求也隨之提高，汽車座椅作為約束系統重要的組成部分 并且也是成本較高的零部件，主機廠也更加重視對座椅性能的考察。</p><p>本文主要介紹在整車安全性能開發中對于座椅子系統的一些安全性能仿真分析、考察標準以及注意事項等。
上一篇為大家提供了座椅機構的調節方式 ，本次分享前排座椅詳細的建模方法其中包含各個總成的網格劃分、連接方式、材料屬性的定義、接觸設置、各總成的裝配方式等，本章節會運用到dyna的一些關鍵字 例如剛性連接 tie接觸 面面接觸 材料類型的定義等 有一定的dyna使用基礎的工程師會更容易理解
采用此建模方式可應用于整車碰撞分析、座椅子系統分析、約束系統分析等，下方為詳細PPT講解
目錄
一、座椅簡介
