OPTIMUS 案例
车辆侧边安全气囊优化设计
1. 案例描述
2. 设计参数和方法
摘要 在汽车碰撞设计中，假人模型受力要 尽可能低，同时车辆结构仍能满足政 府规定的安全标准。此应用案例展示 了如何通过 OPTIMUS 研究在 90 度车 车侧碰情况下侧面安全气囊刚度对假 人受力的影响（图 1）。 OPTIMUS 集成了整个分析流程，集成了仿真分 析软件，探讨设计空间并确定最佳的 设计变量。
模型 车辆前部结构的有限元模型（图 2） 和侧面结构（图 3）是碰撞分析中的 仿真模型。碰撞安全性是通过 MADYMO 提供的 EuroSID - 1 硬体假 人模型模拟在驾驶座上的驾驶员来进 行评估的。通过 MADYMO 椭球模型模拟各单独气囊，简化了侧 气囊模型。 设计参数的选择
问题描述 传统上，碰撞分析一直是以试错式 （或者验证式）的方法来进行的。对 某个特定项目，首先确定设计，然后 采用碰撞分析软件计算应力、加速 度、安全边际和能量等指标。如果设 计不满足要求，则需靠经验重新确定 设计并重新运行仿真计算再次验证。 这个流程不会直接给出满足设计要求 的
最终设计。因此，自动化的优化设 计技术能够帮助工程师在有限的项目 时间内到满足所有功能要求的最佳 设计。 所需软件 • • PAMCRASH MADYMO
汽车安全气囊
在本次设计中，设计变量是 3 个气囊 的强度水平（force level），分别位于 头部、胸部和骨盆位置（图 1）。碰 撞发生时，减小假人受到的总冲击载 荷是优化的目标。 使用的方法 试验设计 (DOE) 试验设计方法一般被用来探索设计空 间。本案例采用了拉丁超立方试验设 计，评估的结果显示，放置在头部和 骨盆位置的气囊刚度对假人受力影响 较小。在拉丁超立方的 42 个样本点上 建立了二阶泰勒响应面模型。图 4 表 示胸部气囊刚度和 4 个受伤标准的相 关性。 优化设计 通过序列二次规划优化算法基于响应 面模型对碰撞情况下的假人受力进行 了优化。 图. 2 –具有相同刚度的结构区域 图. 1 –侧气囊的简化侧边结构模型
模拟过程和分析流程 OPTIMUS 在图形用户界面集成仿真 软件并自动化分析流程。 OPTIMUS 对输入文件进行参数化，并从输出文 件中解析出所需的输出参数。
图. 3 – 侧碰模型中具相同刚度的结构区域
3. 结果
结果描述 OPTIMUS 成功地优化了车辆侧面的气囊 结构，碰撞发生时假人承受的总载荷减 少了 13%，达到安全法规要求
4. 结论
OPTIMUS 成功地发现了车辆侧面结构中 侧面气囊的硬度对假人承受载荷的影 响。此外，发生碰撞时，OPTIMUS 优化 后的气囊模型能使假人模型承受冲击载 荷减少 13%，小于安全法规允许的最大 值。 收益 • 自动化流程大大减少研发用时 • 集成平台能方便地集成各仿真软件 • 强大的后处理工具帮助深入分析问题 • 试验设计方法探索设计空间 • 无需手工干预的优化设计 • 比传统方法用时少并到更优的设计 图. 4 – 胸部气囊刚度和 4 种伤害标准的相关图
VW is a trademark of of VWoa MADYMO is a trademark of TASS BV PAMCRASH is a trademark of ESI Group