【摘 要】
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近年来,商用车交通事故导致人员伤亡数居高不下,人们对商用车碰撞安全性要求逐渐提高。我国商用车驾驶室大多为平头结构,满足视野方便、操作空间大的需求,但是汽车抗撞性与国外先进水平相比还存在一定差距。因此,提高对汽车碰撞安全性的认识,开展相应的碰撞仿真模拟,评估驾驶室的被动安全性,并采取相应的措施来提升汽车碰撞安全性尤为重要。除此之外,随着世界各国对环保问题的重视,汽车减重作为实现汽车节能减排的主要技术
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近年来,商用车交通事故导致人员伤亡数居高不下,人们对商用车碰撞安全性要求逐渐提高。我国商用车驾驶室大多为平头结构,满足视野方便、操作空间大的需求,但是汽车抗撞性与国外先进水平相比还存在一定差距。因此,提高对汽车碰撞安全性的认识,开展相应的碰撞仿真模拟,评估驾驶室的被动安全性,并采取相应的措施来提升汽车碰撞安全性尤为重要。除此之外,随着世界各国对环保问题的重视,汽车减重作为实现汽车节能减排的主要技术手段之一,担负着绿色环保的重要任务。而如何在保证汽车安全性的同时适应汽车轻量化发展趋势,无疑对设计者提出了更高要求。（1）商用车驾驶室被动安全性分析。本文以某国产商用车驾驶室为研究对象,根据我国现行的标准GB 26512-2011和JT/T 1178.1-2018建立了驾驶室正面摆锤撞击、正面A柱撞击、顶盖及后围强度试验有限元模型,然后在LS-DYNA中进行碰撞仿真分析。采用能量变化曲线图进行模型精度检验,详细探讨了碰撞过程中驾驶室的变形过程、吸能特点。分别提取碰撞变形过程和碰后假人特征尺寸等能够表征驾驶室被动安全性的指标,并以此来评价驾驶室的被动安全性是否满足法规要求。（2）商用车驾驶室白车身结构参数灵敏度分析。基于灵敏度分析理论和各个碰撞工况下驾驶室板件的灵敏度特性,对整个驾驶室车身的板件厚度进行结构参数灵敏度分析。得出不同碰撞工况下较为关键的厚度变量排序。考虑到驾驶室被动安全性与轻量化的综合要求,引入相对灵敏度概念对各个目标响应进行综合考量,最终选取7个板件厚度变量作为后续的优化变量。（3）面向被动安全性和轻量化的驾驶室结构参数优化设计。基于已经挑选出来的设计变量对驾驶室的板件厚度进行被动安全性和轻量化设计。首先采用优化拉丁超立方实验设计获取样本点,并构建Kriging近似模型,取决定系数R~2检验模型精度;然后以部件总质量与转向管柱侵入量为目标,以方向盘与仪表板侵入量为约束建立优化数学模型;最后选用NSGA-II对优化问题进行求解。优化结果表明:优化后转向管柱侵入量增加了9.14%,部件总质量减小了9.13kg,减幅8.16%。假人腹部与方向盘的水平距离、腿部与方向盘下端垂直距离、腿部与仪表板水平距离、腿部与转向管柱距离等特征尺寸参数的最小值均大于0。在满足正面碰撞法规被动安全性要求的基础上实现了较好的轻量化效果。其优化结果对于商用车驾驶室考虑碰撞安全性的轻量化设计具有一定的借鉴意义。
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