Design and Occupant-Protection Performance Analysis of a New Tubular Driver Airbag

An airbag is an effective protective device for vehicle occupant safety, but may cause unexpected injury from the excessive energy of ignition when it is deployed, This paper focuses on the design of a new tubular driver airhag from the perspective of reducing the dosage of gas generant, Three different dummies were selected for computer simulation to investigate the stiffness and protection performance of the new airhag, Next, a multi-objective optimization of the 50th percentile dummy was conducted, The results show that the static volume of the new airhag is only about 113 of the volume of an ordinary one, and the injury value of each type of dummy can meet legal requirements while reducing the gas dosage by at least 30%, The combined injury index （Pcomb） decreases by 22% and the gas dosage is reduced by 32% after optimization, This study demonstrates that the new tubular driver airbag has great potential for protection in terms of reducing the gas dosage,

行人安全气囊的专利分析

行人与车辆发生碰撞时,行人安全气囊能够最大限度地降低行人头部、腿部的损伤,是道路交通安全的重要保障。通过对专利文件的检索和分析,介绍了行人安全气囊的专利申请情况、相关技术,探讨了其中的关键创新点和未来发展趋势,为行业的技术创新提供参考。

面向行人分类保护的汽车气囊式吸能装置研究

当前面向行人的碰撞保护研究主要针对成人开展,未对成人和儿童实施分类保护。本文根据EuroNCAP相关碰撞条款,建立了人-车碰撞数值仿真模型。仿真分析表明,通用气囊无法同时有效降低成人和儿童头部损伤。为此,根据安全气囊的特点及成人和儿童生理上的差异研究了成人和儿童分类保护气囊式吸能装置,并提出了一种改进的YOLOv5行人目标检测模型以实现对成人和儿童的分类识别。根据分类结果,汽车控制模块动态调整气囊式吸能装置参数,使该装置能够针对成人和儿童分别展开到不同状态,实现对行人的分类保护。结果表明,所设计的目标检测模型能够实现行人的分类识别,与初始模型相比,其在成人和儿童类别检测精确度方面分别提高了3.11%和4.32%。安装分类保护气囊装置后,成人头部HIC值能够最大降低63.4%,峰值加速度能够最大降低61.7%;儿童头部HIC值能够最大降低31.4%,峰值加速度能够最大降低53.2%。研究成果能够为行人主被动安全保护装置设计提供科学理论支撑。

汽车气囊式行人保护装置设计

交通事故特别是人车碰撞事故造成的人员伤亡巨大。为提高汽车被动安全性,设计了汽车气囊式行人保护装置,分别对行人头部与汽车前挡风玻璃、外置安全气囊进行碰撞仿真分析,结果表明,无气囊条件下头部头部损伤指标(HIC)为2 123,有气囊条件下HIC值为845,因此,汽车气囊式行人保护装置能够有效降低行人头部伤害。使用AD软件设计了汽车气囊式行人保护装置硬件电路,同时使用Proteus结合Keil进行电路仿真,通过仿真验证了安全气囊能够在特定条件下成功触发。

高压气囊桩对既有地铁隧道的安全保护试验研究

近接基坑施工可使既有地铁隧道出现较大的应力和发生变形。为此,本文对高压气囊桩地铁保护技术进行优化,并在宁波轨道交通5号线前殷停车场入场线开展高压气囊桩对既有地铁隧道的安全保护现场试验。通过测定隧道的水平位移、沉降和收敛以及高压气囊桩周边的孔隙水压力、深层水平位移、分层沉降,评估了高压气囊桩对隧道的安全保护作用效果。结果表明:布设在隧道近侧的高压气囊桩充气加压和压力注浆使得隧道产生背离桩体的最大水平位移为1.65mm和最大沉降为1.01mm,可以对既有地铁隧道水平位移起到较好的保护作用。

近接基坑开挖对既有隧道变形影响及控制研究

基坑开挖卸荷易引起近接既有隧道的变形,对既有隧道运营安全造成威胁。本文在现有地铁保护的主动和被动控制措施基础上,提出了高压气囊桩地铁保护技术,并采用模型试验和数值模拟方法,研究了不同气囊压力条件下,土体(隧道)的水平位移变化规律,以及气囊排布方式对模型隧道的保护效果,结果表明:随着气囊与隧道之间的距离由1.8m减小到1.3m、0.8m,土体的最大水平位移所处的深度也由-4m变化到-3.5m和-2m,最大水平位移位置逐渐变化到气囊埋深附近;隧道水平位移回零的气囊压力也由约800kPa减小到400kPa,土体(隧道)位移由正变负,本方案中气囊压力800kPa为宜;气囊距隧道越近,保护效果越佳,多排气囊比单排气囊保护效果好,气囊交叉布设比平行布设效果好,综合考虑成本因素,建议采用双排交叉方式,可为工程实践提供参考。

气囊囊压对作训裤膝部防护性能的影响研究

针对军事训练伤中因与地面接触、摩擦造成的膝部软组织挫伤等损伤,气囊可以作为防护材料与作训裤结合设计,然而气囊囊压与其缓冲性能并不是简单的线性关系。本文以嵌入式作训裤为载体,以膝部气囊的防护性能为研究对象,选择了低姿匍匐和卧倒等动作,基于FSR薄膜压力传感器进行压力测试以获得膝部受到的压力。再利用仿真软件ABAQUS,将压力测试中的峰值力施加在气囊表面,探讨了不同气压下的气囊形变效果,并对不同动作下的气囊囊压和最小外力功进行了单因素方差分析。结果表明,气囊作为该嵌入式作训裤的膝部防护材料,随着气囊囊压的上升,缓冲吸能效果显著提高,当气囊囊压达到50 kPa防护效果最佳。

矿井空压机综合保护技术研究

通过分析现有矿用空压机设备运行过程中易发生的各类故障,针对性地进行空压机设备的压力调节装置、温度超温保护装置及电路优化改进设计,经实际试验发现,各类保护装置运行状态良好且符合安全设计要求。

基于提高乘员保护效能的安全气囊折叠方法研究

提出了安全气囊展开特性的优化指标。使用LSDYNA软件建立了不同折叠方式的气囊有限元模型,结合静态点爆试验和图像处理技术,对一种新型气囊在典型折叠方式下的展开特性进行了分析。以模拟计算结果为依据,设计了基于提高乘员保护效能的新折叠方法。经试验验证,新设计的折叠方法具有良好的展开特性。

汽车智能乘员约束系统效能的仿真研究

智能乘员约束系统的核心是控制系统,控制系统对输入的参量,包括安全带的应用情况、乘员位置以及乘员身体质量等进行判断,碰撞中按输入参量的级别确定约束值,调整气囊充气速度、进入气囊的气体体积、气囊泄气孔的面积和安全带的载荷限值。基于某微型客车乘员约束系统动力学仿真模型,以安全气囊低能量触发为例,研究了智能系统对乘员保护范围和约束效能的影响。

充气气囊减速方案的气动设计研究

减速是航天飞行器必须面对的问题。充气气囊减速方案利用柔性编织材料外加涂层方式构成气囊,利用气体发生器快速产生高压气体,集防热、减速和着陆减振功能于一体,重量轻、成本低、适用范围广、可靠性高。设计了满足减速需求的气囊外形,利用数值求解NS方程和工程计算方法进行了气动力的预测和比较分析,利用六自由度动力学模型与气动力的耦合计算,对减速效果进行了计算与分析,并对热环境、温度场、应力、热应力及变形进行了计算,还对分离不确定性进行了研究。地面引导性风洞试验和理论分析表明,充气气囊减速方案具有十分明确的减速效果和优点,可用于未来航天飞行器实现减速飞行目的的技术方案。

特种条件下运载工具乘员保护装置管式安全气囊与护颈器仿真计算研究

围绕特种条件下运载工具碰撞中的乘员保护装置开展仿真计算研究。所涉及的特种条件包括地面和水面运载工具的高速复杂碰撞以及航天运载工具着陆时的复杂碰撞条件,同时也包括对乘员保护装置的质量限制、防爆性能要求和环保性能要求等。根据工程实际的需要,对所发明的复合式高性能安全气囊和复合结构护颈器这两项特殊的乘员保护装置进行了仿真建模、仿真分析和参数优化。仿真研究表明所提出的技术方案能在给定的特种碰撞条件下对乘员提供有效的保护。

新型管式气囊的防护性能分析及结构优化

汽车安全气囊乘员约束系统是一种有效的被动安全保护设备,它可有效地降低乘员在碰撞中所承受的减速冲击和二次碰撞力,但气囊在提供乘员保护的同时也可能对乘员尤其是离位乘员造成伤害。因此如何进一步减少副作用、降低成本等问题仍是理论上和工程中需要不断探索的重要课题。对作者发明的管式气囊技术进行进一步研究,通过有限元建模及MADYMO仿真运算软件建立气囊以及假人的虚拟试验模型,采用台车试验和虚拟试验相结合的方法,以台车试验获得的碰撞加速度曲线作为基线,附加上用计算机产生具有相同统计特性的白噪声子样,合成得到虚拟试验所需的碰撞曲线,输入到所建立的有限元模型中进行运算,对管式气囊的静态起爆特性以及在碰撞中对乘员的防护效果进行研究分析,虚拟试验结果表明管式气囊展开过程基本平稳,展开模式可控性强,先展开后膨胀的展开方式避免了传统气囊起爆初期压力突然增大以及后期压力不足的情况,能更好地发挥碰撞过程中对乘员的保护作用。同时针对仿真过程中发现的问题,通过布置拉带的方式对管式气囊的结构进行进一步优化。

基于ANFIS的小重叠碰撞安全气囊算法研究

为提高小重叠碰撞事故中安全气囊对乘员的保护作用,分析了小重叠碰撞事故类型并获得识别小重叠碰撞的3个特征参数:速度变化量、加速度曲线长度比值和汽车主要受力方向。基于特征参数变量,结合自适应神经模糊推理系统开发了新型二级模糊安全气囊控制算法,来识别小重叠碰撞类型,并根据碰撞类型展开安全气囊。通过训练合适的模糊隶属度函数和模糊规则,该算法的性能得以提高。最后,经台车试验对新型安全气囊算法进行了验证。结果表明:在发生小重叠碰撞事故时,基于ANFIS的新型安全气囊控制算法能准确识别小重叠碰撞类型,及时展开前安全气囊和侧气帘,改善了其对乘员的保护作用。

基于正面离位乘员保护的安全气囊优化

基于美国FMVSS208法规中对离位测试的要求,对某轿车进行了驾驶员侧第5百分位女性假人静态离位测试。测试结果显示,乘员颈部伤害严重超标,不能满足法规要求。引入颈部作用力分解法,在对假人颈部伤害进行分析的基础上提出优化策略,并进行试验验证。验证结果表明,该车满足FMVSS208法规要求,优化设计提升了该车型乘员离位保护性能。

基于气囊缓冲的载人空降乘员防护装置优化设计

针对载人空降乘员安全防护问题,基于气囊缓冲原理设计一种全新的气囊缓冲座椅和仿生气囊护颈,更有效地对空降乘员实施全方位的保护。通过开展装备落地碰撞试验对气囊缓冲装置的数值模型进行校正,并运用微型多目标遗传算法对气囊装置的动态特性参数进行优化,结果表明该方法不但能减少空降试验次数与昂贵试验成本,而且还能为工程人员提供多种方案以满足不同产品要求,在载人空降防护技术领域具有一定的实际工程意义。

侧面安全气囊对儿童乘员的损伤防护效率

为了评价轿车侧面碰撞中侧面安全气囊动态展开条件下对在位儿童乘员的损伤防护效率,基于子结构方法(PSM),采用LS-Dyna和MADYMO软件建立仿真模型,对Euro-NCAP侧面碰撞条件下,有、无侧面安全气囊展开时,使用增高座椅且肩带有松弛、使用增高座椅且肩带位于背后、使用增高座椅且肩带位于胳膊下方和正确使用儿童增高座椅的6岁儿童乘员的头、颈及胸部的动力学响应进行对比分析.结果表明:对于误用增高座椅的儿童乘员,展开的侧面安全气囊不会明显增加其头、胸部损伤风险;对于正确使用增高座椅的儿童乘员,展开的侧面安全气囊能够降低其头、胸部的损伤风险;无论误用或正确使用增高座椅,儿童乘员颈部损伤风险都需视实际碰撞情况而定.

穿戴式跌倒防护安全气囊研究

跌倒是造成老年人意外伤害或死亡的首要原因,全世界65岁以上老人中每年大约有1/3发生过跌倒,对人体尤其是髋关节造成较大伤害。利用充气气囊作为缓冲来减轻伤害是目前跌倒防护最有效的手段。该文对穿戴式跌倒防护安全气囊系统的总体构成、定位精度、充气机构、囊体结构参数等关键技术展开研究,并完成样机实现。系统由电源模块、主控模块、传感模块、定位模块、通讯模块、充气机构、压缩气瓶和囊体结构等关键部分组成。其中定位模块支持GPS和WIFI两种位置定位方式,室外定位精度仅约7 m,室内定位精度约60 m。设计出了充气机构以及基于人体髋部结构的仿生吸震囊体的优化结构参数,对8 g、12 g和16 g等多规格压缩气瓶进行了冲刺可靠性试验,并用高速动态记录仪测得充满气的平均时间为386.9 ms。此外,采用MIMICS软件及人体髋部位置的二维电子计算机断层扫描图片建立了人体髋骨的三维有限元模型,并采用ANSYS软件建立髋保护缓冲气囊的有限元模型,分别建立了无防护情况下侧方跌倒和有髋保护缓冲气囊防护情况下侧方跌倒模型。对比结果显示,髋骨受到的峰值冲击力比不采用任何防护减小了70%,而能量吸收则减小了83.8%。

三维图像运动分析在汽车乘员保护中的应用研究

以安全气袋在不同折叠方式下的展开特性规律为研究对象,通过对静态点爆试验的三维图像运动分析获得了典型安全气袋展开的基本规律,并验证了数值模拟计算结论的可靠性,对安全气袋的折叠方式进行了优化设计。经过三维图像运动分析技术对新型折叠方案的分析,表明新设计的折叠方式的各项展开指标均达到了较高的要求,能够有效提高安全气袋的防护效果,减小对离位乘员的伤害。

正面碰撞中轿车前排头枕气囊对后排乘员的保护影响分析

提出了头枕安全气囊的设想:在前排座椅头枕内部增设安全气囊,在正面碰撞中该气囊打开并迅速膨胀,在后排乘员头部与座椅间形成气垫,并吸收碰撞能量,避免头部与前排头枕或靠背发生二次碰撞,从而达到减轻乘员伤害的目的。为此,以某型轿车相关尺寸与性能参数为依据,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了后排乘员约束系统仿真模型,并经试验验证。仿真结果表明:相比于普通前排座椅,头枕气囊能够使后排乘员头部伤害值HIC15下降66.4%,颈部枕骨伸张弯矩下降63.9%,而胸部伤害值T3MS仅增加5.5%。