汽车乘员约束系统稳健性设计理论和方法的研究

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1、ResearchontheTheoryandApproachofRobustnessDesignforOccupantRestraintSystembyMEIShengyuanB．E．(HunanUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlrlAutomotiveEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUnivers

2、itySupervisorProfessorZHANGWeigangApril，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：枸尹远日期：≥b，3年歹月，u日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校

3、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于作者签名：1、保密口，在～年解密后适用本授权书。2、不保密d。(请在以E相应方框内打“√”)褐哥远新签名：殆蜊驯日期：加侈年歹月／o日日期：a移13年厂月【o日汽车乘员约束系统稳健性优化设计理论与方法研究摘要随着我国汽车保有量的稳步增长，交通事故频发，汽车乘员约束系统能够显著降低碰撞事故中乘员的伤

4、害程度。传统的乘员约束系统优化研究大都停留在确定性优化上，由于忽略约束系统设计参数和实际碰撞过程边界条件的波动，从而导致优化结果超出约束边界而失去工程意义。为使汽车乘员约束系统保护性能具有较高的稳健性，对不确定性因素的波动具有较强的抵抗能力，需要对乘员约束系统进行稳健性优化设计。本文在总结前人研究工作的基础上，进一步研究了稳健性设计理论、方法及其在汽车乘员约束系统方面的具体应用。主要的研究内容和成果如下：(11全面总结了当前稳健性设计的主要方法，并根据正碰和侧碰乘员约束系统的各自特点，提出了不同优化思路；同时

5、结合质量工程学理论，给出了6仃稳健性优化数学模型。(2)基于MADYMO软件，建立并验证了正碰乘员约束系统仿真模型和侧碰乘员约束系统PSM子结构仿真模型，同时对建模过程中一些关键性问题进行了讨论，如安全带的预模拟、气囊展开算法、PSM子结构载荷边界条件的施加等。(31基于蒙特卡洛模拟嵌套优化的思路，综合运用了变量筛选技术、Kriging近似模型技术及序列二次规划算法，实现了对正碰乘员约束系统6s稳健性优化设计，并将获得的最优设计与初始设计进行了对比评估，结果表明稳健性优化设计不仅大幅降低了乘员损伤，而且增强了

6、系统对设计变量波动的抵抗力。(4)将二阶响应面近似模型、二次二阶矩法、多岛遗传算法相结合，对侧碰乘员约束系统进行了6s稳健性优化设计，并采用蒙特卡洛模拟对最优解进行了验证。该算例表明，对于高度非线性的侧碰乘员约束系统，二次二阶矩法能够高精度地预测损伤响应的均值、方差，与蒙特卡洛模拟嵌套优化相比，该方法效率更高，在侧碰乘员约束系统的开发阶段具有非常强的工程适用性。最后，基于(3)、(4)两个算例对这两种优化思路作了进一步归纳和总结，并探讨了乘员约束系统稳健性设计还需进一步考虑和研究的问题。关键字：汽车乘员约束系

7、统；稳健性设计；近似模型；优化算法II硕士学位论文AbstractWiththesteadyincreasingofautomobileamount，trafficaccidentsoccurfrequently．Theautomobileoccupantrestraintsystemcansignificantlyreducetheharmtothebodyinthecrash．TheconventionaldesignforoccupantrestraintsystemjSmainlyfocusedond

8、eterministicoptimization．Sinceitneglectsthefluctuationofuncertaintiesincludingthedesignvariablesandtheboundaryconditions，themethodmayalwaysleadtoanoptimalobjectbeyondconstraints．Inordertogetastrongrobu