汽车侧面碰撞帘式气囊仿真与优化
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（School of Automobile and Traffic Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China）
Abstract: The protective effect of curtain airbag on the driver is studied by computer simulation method. The solid model of curtain airbag is established. The validity of the model is verified by static initiation and dynamic impact test. The side restraint system is established based on MADYMO software. The simulation test is carried out, and the peak acceleration curve and head injury index are obtained. The constrained system parameters are determined by orthogonal experiments. The results show that in side impact, the optimized parameters of restraint system have better effect on dummy protection, providing a theoretical basis for the research and development of actual products.
第 39 卷第 2 期 2 0 1 9 年 10 月
辽宁工业大学学报(自然科学版)
Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition)
Vol.39, No.5 Oct. 2019
DOI:10.15916/j.issn1674-3261.2019.05.007
撞试验数据进行验证，模拟驾驶员的防护效果，对 窗帘式安全气囊的结构进行优化。
1 侧碰帘式安全气囊建模
1.1 建立帘式安全气囊模型 MADYMO 软件是 CAE 中一款多刚体动力学
碰撞性能分析软件。主要用于研究汽车安全系统， 研究约束系统对车内人员的保护[2]。
首先利用 CATIA 软件依据车体几何尺寸建立 气帘式气囊的几何模型，要注意将不同百分位的假 人放入车内，通过假人头部包络线和侧面构造的相
汽车侧面碰撞帘式气囊仿真与优化
姜 强，段 敏, 孙宇菲，刘 彪，张 淇
（辽宁工业大学 汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）
摘 要：通过计算机仿真方法研究帘式安全气囊对驾驶员保护效果，建立帘式安全气囊实体模型，并通过 静态起爆、动态冲击试验进行模型有效性验证，基于 MADYMO 软件建立侧面约束系统，进行仿真试验，得出 头部峰值加速度曲线和头部伤害指数。并通过正交试验进行优化，确定约束系统参数。结果表明，在侧面碰撞 中，优化后的约束系统参数对假人保护效果更好。为实际产品研发提供理论依据。
寸为 209 cm*58 cm。
0 ms
第 39 卷
20 ms
图 1 气袋几何图形
将建成的 CAD 模型导入 Hypermesh 软件中， 划分网格并调整网格，得到网格节点数据如图 2。
40 ms
图 2 气袋网格模型
把网格节点数据导入到 MADYMO 软件中去， 设置材料属性等参数，气囊为 OPW 气袋，采用布 料 C2110( 470 Detx/PA66 带涂层），使用 MADYMO 软件中的 folder 模块，对未折叠的帘式气囊进行折 叠[3]。对帘式气囊气体发生器要求较高，在短时间 产生大量气体，产生气体的时间在 25 ms 左右。气 体发生器的属性用来控制气囊充气展开，气体质量 流动率和温度是发生器的重要参数，通过压力容器 试验可以获得，发生器为 ARC AHS(混合式)发生 器，定义压力值为 222 kPa。利用 MADYMO 软件， 定义两个函数，用来输入气体质量流动率和温度随 时间的变化率。通过 JET.IDELCHIK 设置喷嘴模型， 用来再现气体冲出时的冲击效应。通 GAS_MIXTURE.CONSTANT 来定义气体成分。 1.2 模型有效性验证
关键词：侧面碰撞；帘式气囊；约束系统；仿真优化 中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1674-3261(2019)05-0307-05
Simulation and Optimization of Side Impact Curtain Airbag for Automobile
JIANG Qiang, DUAN Min, S Qi
收稿日期：2019-04-01 作者简介：姜强(1995-)，男，辽宁大连人，硕士生。
段敏(1963-)，女，辽宁锦州人，教授，硕士。
308
辽宁工业大学学报(自然科学版)
对位置，进行多次假人的变动，检查气帘充气后是
否充分保护，并对气帘进行修正，展开后的帘式气
囊形状如图 1，气袋大致是一个矩形袋片组成，尺
Key words: side impact; curtain airbag; constraint system; simulation and optimization
随着汽车保有量的增加，交通事故也随之增 加，据统计，侧面碰撞在交通事故中大约占 30%， 在美国每年约有 8 000 名驾驶员死于侧面碰撞，约 有 16 000 人由于侧面碰撞受重伤。帘式气囊又称作 IC（inflatable curtain）也叫头部侧气帘（curtain airbag）简称：CAB。帘式气帘主要作用是保护乘 员头部，安装在 A 柱到 C 柱之间的顶棚横梁和内饰 板之间，当车辆发生侧碰或翻滚时，气袋被弹出， 在乘员头部与车窗之间，可以避免侧碰时玻璃破碎 对人的伤害，也可以防止乘员飞出窗外[1]。通过建 立和优化标准的侧面碰撞模型，并通过汽车实际碰
Abstract: The protective effect of curtain airbag on the driver is studied by computer simulation method. The solid model of curtain airbag is established. The validity of the model is verified by static initiation and dynamic impact test. The side restraint system is established based on MADYMO software. The simulation test is carried out, and the peak acceleration curve and head injury index are obtained. The constrained system parameters are determined by orthogonal experiments. The results show that in side impact, the optimized parameters of restraint system have better effect on dummy protection, providing a theoretical basis for the research and development of actual products.
第 39 卷第 2 期 2 0 1 9 年 10 月
辽宁工业大学学报(自然科学版)
Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition)
Vol.39, No.5 Oct. 2019
DOI:10.15916/j.issn1674-3261.2019.05.007
撞试验数据进行验证，模拟驾驶员的防护效果，对 窗帘式安全气囊的结构进行优化。
1 侧碰帘式安全气囊建模
1.1 建立帘式安全气囊模型 MADYMO 软件是 CAE 中一款多刚体动力学
碰撞性能分析软件。主要用于研究汽车安全系统， 研究约束系统对车内人员的保护[2]。
首先利用 CATIA 软件依据车体几何尺寸建立 气帘式气囊的几何模型，要注意将不同百分位的假 人放入车内，通过假人头部包络线和侧面构造的相
汽车侧面碰撞帘式气囊仿真与优化
姜 强，段 敏, 孙宇菲，刘 彪，张 淇
（辽宁工业大学 汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）
摘 要：通过计算机仿真方法研究帘式安全气囊对驾驶员保护效果，建立帘式安全气囊实体模型，并通过 静态起爆、动态冲击试验进行模型有效性验证，基于 MADYMO 软件建立侧面约束系统，进行仿真试验，得出 头部峰值加速度曲线和头部伤害指数。并通过正交试验进行优化，确定约束系统参数。结果表明，在侧面碰撞 中，优化后的约束系统参数对假人保护效果更好。为实际产品研发提供理论依据。
寸为 209 cm*58 cm。
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第 39 卷
20 ms
图 1 气袋几何图形
将建成的 CAD 模型导入 Hypermesh 软件中， 划分网格并调整网格，得到网格节点数据如图 2。
40 ms
图 2 气袋网格模型
把网格节点数据导入到 MADYMO 软件中去， 设置材料属性等参数，气囊为 OPW 气袋，采用布 料 C2110( 470 Detx/PA66 带涂层），使用 MADYMO 软件中的 folder 模块，对未折叠的帘式气囊进行折 叠[3]。对帘式气囊气体发生器要求较高，在短时间 产生大量气体，产生气体的时间在 25 ms 左右。气 体发生器的属性用来控制气囊充气展开，气体质量 流动率和温度是发生器的重要参数，通过压力容器 试验可以获得，发生器为 ARC AHS(混合式)发生 器，定义压力值为 222 kPa。利用 MADYMO 软件， 定义两个函数，用来输入气体质量流动率和温度随 时间的变化率。通过 JET.IDELCHIK 设置喷嘴模型， 用来再现气体冲出时的冲击效应。通 GAS_MIXTURE.CONSTANT 来定义气体成分。 1.2 模型有效性验证
关键词：侧面碰撞；帘式气囊；约束系统；仿真优化 中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1674-3261(2019)05-0307-05
Simulation and Optimization of Side Impact Curtain Airbag for Automobile
JIANG Qiang, DUAN Min, S Qi
收稿日期：2019-04-01 作者简介：姜强(1995-)，男，辽宁大连人，硕士生。
段敏(1963-)，女，辽宁锦州人，教授，硕士。
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辽宁工业大学学报(自然科学版)
对位置，进行多次假人的变动，检查气帘充气后是
否充分保护，并对气帘进行修正，展开后的帘式气
囊形状如图 1，气袋大致是一个矩形袋片组成，尺
Key words: side impact; curtain airbag; constraint system; simulation and optimization
随着汽车保有量的增加，交通事故也随之增 加，据统计，侧面碰撞在交通事故中大约占 30%， 在美国每年约有 8 000 名驾驶员死于侧面碰撞，约 有 16 000 人由于侧面碰撞受重伤。帘式气囊又称作 IC（inflatable curtain）也叫头部侧气帘（curtain airbag）简称：CAB。帘式气帘主要作用是保护乘 员头部，安装在 A 柱到 C 柱之间的顶棚横梁和内饰 板之间，当车辆发生侧碰或翻滚时，气袋被弹出， 在乘员头部与车窗之间，可以避免侧碰时玻璃破碎 对人的伤害，也可以防止乘员飞出窗外[1]。通过建 立和优化标准的侧面碰撞模型，并通过汽车实际碰