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基于近似模型技术的约束系统优化设计方法

作　者: 张佳洪
导　师: 李光耀
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 约束系统试验设计近似模型遗传算法稳健性优化设计
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 60次
引　用: 2次
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内容摘要

每年,全世界范围内有数以十万计的生命在汽车碰撞事故中丧生,造成重大的人员伤亡和财产损失。汽车交通事故已经被公认为是威胁人类安全的“第一公害”。在中国,2006年共发生道路交通事故37.88万起,共造成8.95万人死亡和43.11万人受伤。所以汽车碰撞安全性倍受人民关注。随着计算机的发展以及仿真理论的成熟,计算机仿真方法已经从一种汽车安全性分析的方法的手段融入到整个汽车的研发过程中。本文的目标是运用计算机仿真的方法分析某型国产轿车碰撞安全性,从该车型约束系统的整体作用出发,协调安全带、安全气囊等整个驾驶员安全系统的机械特性,提高对驾驶员的保护。论文的主要内容有:1.介绍了被动安全的研究内容,国内外的研究现状以及正面碰撞中相关的乘员约束系统的评价准则和各国法规要求;2.以多刚体理论为基础,在MADYMO中建立了某车型驾驶员侧约束系统正碰模型,整个模型包括车体、安全带、安全气囊和假人,并通过试验验证了该模型的正确性;3.对约束系统参数进行了灵敏度的分析,选取对系统灵敏的参数并应用正交试验设计的方法对参数进行采样计算,并根据采样点的计算结果构造了近似模型,随后在该近似模型的基础上结合遗传算法得出了该系统在设计区间内的确定性最优解;4.传统的优化过程往往忽略了工程设计的不确定性,即很少考虑产品质量的波动,实际工程中,产品质量的波动是一种很常见的现象。本文提出一种将试验设计、响应面方法和蒙特卡罗模拟技术相结合,构造了基于产品质量工程的6σ稳健性优化设计方法,既实现了对设计目标的优化,又提高了设计变量的可靠性和目标函数的稳健性,并将该方法成功的应用于某轿车的驾驶员侧约束系统的优化设计中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-22
  1.1 汽车被动安全简介  9
  1.2 国内外研究的现状  9-11
    1.2.1 国外研究现状  9-10
    1.2.2 国内研究现状  10-11
  1.3 汽车被动安全研究的意义  11
  1.4 汽车被动安全性研究的内容与方法  11-14
  1.5 汽车正面碰撞法规与评价标准  14-19
    1.5.1 汽车正面碰撞与人体伤害评价  14-17
    1.5.2 各国正面碰撞试验法规的介绍  17-19
  1.6 更高的汽车碰撞性能要求  19-21
    1.6.1 NCAP（New Car Assessment Program）  19-20
    1.6.2 丰田公司的GOA  20-21
  1.7 本论文研究的主要内容  21-22
第2章约束系统仿真理论基础与MADYMO 简介  22-31
  2.1 多刚体动力学  22-25
    2.1.1 单个刚体动力学  22-23
    2.1.2 多个刚体动力学  23-24
    2.1.3 运动方程  24-25
  2.2 气囊展开的仿真理论  25-26
  2.3 MADYMO 软件简介  26-30
    2.4.1 多刚体系统铰链的定义  27-29
    2.4.2 多刚体系统铰链刚度的定义  29
    2.4.3 多刚体模型的接触定义  29-30
  2.4 小结  30-31
第3章乘员约束系统正面碰撞模型的建立及试验验证  31-41
  3.1 正面碰撞驾驶员侧约束系统模型的建立  31-37
    3.1.1 车体模型的建立  31
    3.1.2 假人模型的选择  31-32
    3.1.3 安全带模型的建立  32-33
    3.1.4 气囊模型的建立  33-36
    3.1.5 接触定义  36
    3.1.6 加载加速度曲线  36-37
  3.2 模型验证  37-40
  3.3 小结  40-41
第4章基于近似模型技术的约束系统参数优化  41-59
  4.1 设计目标  41-42
  4.2 系统参数的灵敏度分析  42-46
  4.3 试验设计  46-49
  4.4 响应面方法  49-55
  4.5 多岛遗传算法（MIGA）  55-56
  4.6 约束系统的参数优化  56-58
  4.7 小结  58-59
第5章基于近似模型技术的约束系统 6σ 稳健性优化  59-67
  5.1 稳健性设计  59-60
  5.2 蒙特卡罗模拟技术  60-61
  5.3 6σ稳健性优化设计  61-63
  5.4 约束系统的稳健性优化设计  63-66
  5.5 小结  66-67
第6章总结和展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文  73

基于近似模型技术的约束系统优化设计方法

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