气囊匹配优化设计方法.pdf

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1、汽车工程２０１７年(第３９卷)第７期ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１７(Ｖｏｌ.３９)Ｎｏ.７ｄｏｉ:１０.１９５６２/ｊ.ｃｈｉｎａｓａｅ.ｑｃｇｃ.２０１７.０７.００３气囊匹配优化设计方法董丹丹，江楷涛，张宇明，蔡庆荣，陆百迅，邱荣英(泛亚汽车技术中心有限公司前期车辆开发及整车集成部，上海２０１２０１)[摘要]鉴于以往的气囊设计通常用反复实验来验证设计合理性，造成时间和资源的极大浪费，本文中将安全气囊及其周边环境作为一个研究整体，以有限元仿真评估安全气囊点爆环境的状态。通过引入安全气囊及其周边环境中的撕裂线形式、气囊门盖材料、气囊展开方向与风窗玻璃夹角

2、和气囊与风窗玻璃垂直距离等设计参数，用正交实验优化气囊设计方案的稳健性。仿真结果和实车点爆实验验证了所提出的优化方案的有效性。关键词:气囊；正交实验；优化设计；仿真分析ＴｈｅＭａｔｃｈｉｎｇａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｏｆＡｉｒｂａｇＤｏｎｇＤａｎｄａｎ，ＪｉａｎｇＫａｉｔａｏ，ＺｈａｎｇＹｕｍｉｎｇ，ＣａｉＱｉｎｇｒｏｎｇ，ＬｕＢａｉｘｕｎ＆ＱｉｕＲｏｎｇｙｉｎｇＡｄｖａｎｃｅｄＶｅｈｉｃｌｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＰａｎＡｓｉａＴｅｃｈｎｉｃａｌＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｅｎｔｅｒＣｏ.

3、，Ｌｔｄ.，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０１[Ａｂｓｔｒａｃｔ]Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈａｔａｉｒｂａｇｄｅｓｉｇｎｉｎｔｈｅｐａｓｔｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｒｅｐｅａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｄｅｓｉｇｎ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙｗａｓｔｅｓｏｆｔｉｍｅａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｓａｆｅｔｙａｉｒｂａｇａｎｄｉｔｓａｍｂｉｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｒｅｔａｋｅｎａｓａｎｉｎｔｅｇｒａｌｏｆｓｔｕｄｙｏｂｊｅｃｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｔａｔｅｓｏｆａｉｒｂａｇｉｇｎｉｔｉｏｎ

4、ａｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅ-ｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.Ｔｈｒｏｕｇｈｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓａｆｅｔｙａｉｒｂａｇａｎｄｉｔｓａｍｂｉｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｅａｒｌｉｎｅｆｏｒｍ，ｄｏｏｒｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎａｉｒｂａｇｄｅｐｌｏｙｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｗｉｎｄｓｃｒｅｅｎａｎｄｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅｂｅ-ｔｗｅｅｎａｉｒｂａｇａｎｄｗｉｎｄｓｃｒｅｅｎｅｔｃ.，ｔｈｅｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆａｉｒｂａｇｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｉｓｏｐ

5、ｔｉｍｉｚｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｒｅａｌｖｅｈｉｃｌｅａｉｒｂａｇｉｇｎｉｔｉｏｎｔｅｓｔｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｐｒｏｐｏｓｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｉｒｂａｇ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ气囊设计过程中，气体发生器和气囊织物本身前言无疑是十分重要的。据报道，２０１４年的国内市场汽车召回案例中，因安全气囊和气体发生器等问题实安全气囊展开过程时间短、冲

6、击力大，一旦发生施召回的案宗达到２２次左右，车型２８款。安全气问题，后果极其严重。例如，气囊自身和周边零件会囊问题越来越成为威胁消费者生命财产安全的关键在打开的过程中飞出，打碎风窗玻璃或伤害乘员；乘因素。在这样的背景下，选择一个成熟稳定的气囊员安全气囊(ＰＡＢ)也有可能被破碎的玻璃割破，泄设计并将其合理配置到新的车型当中很重要。气过快，使其失去保护作用(图１)。由于界面复杂、大变形和爆破冲击等特点，在气囊集成设计过程中通常采用反复实验的方式来验证设计的合理性和对设计进行性能改进，这种方法对于设计者的时间和资源都是很大的挑战。而且由于气囊点爆的特点，在实验过程中通常只能取得一

7、些影像信息，这使设计者对改进效果和影响因素等的研究变得很困难。图１气囊静态点爆失效形式原稿收到日期为２０１６年１月２１日。通信作者:董丹丹，工程师，Ｅ-ｍａｉｌ:ｄａｎｄａｎ_ｄｏｎｇ＠ｐａｔａｃ.ｃｏｍ.ｃｎ。２０１７(Ｖｏｌ.３９)Ｎｏ.７董丹丹，等:气囊匹配优化设计方法�７４３�近年来，国内外学者对于气囊仿真方法进行了一系列的研究，颇具成果。较有代表性的有:控制体积法(ＣＶ法)，流固耦合法(ＡＬＥ法)和粒子法(ＣＰＭ法)。文献[１]中在２００７年提出粒子法(ＣＰＭ法)，该方法基于气体分子运动理论，将气体作粒子