汽车前部结构与乘员约束系统的防撞性优化设计[外文翻译].rar

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汽车前部结构与乘员约束系统的防撞性优化设计
摘要：CAE工具已经广泛应用于汽车碰撞安全性设计中，虽然它们还没有满足汽车的优化设计。作者已提出一种统计设计支持系统，并发现统计设计支持系统SDSS是一种解决非线性动力学问题的可用的优化方法。这个系统是一种基于响应曲面法和试验设计的综合性优化设计方法。在本研究中，介绍了一种采用统计设计支持系统的多级优化方法。这种方法对大规模的多级、多学科的优化设计问题很适用，同时解决了汽车的前部结构与乘员约束系统防撞性的优化设计问题。结果显示，可以通过采用这种新的方法得到成功而有效率的汽车前部结构与乘员约束系统的协同优化。
关键字：有限元方法，非线性问题，优化设计，防撞性，前部结构，乘员约束系统，安全性，统计设计支持系统
1. 引言
如今，为了评估汽车的安全性能和减少其发生碰撞后对乘员的伤害，汽车碰撞仿真已经广泛用于汽车发展的各种发展和设计阶段。但是，由于汽车碰撞仿真通常需要大量的计算时间，从而使将早先的优化仿真用于汽车安全性设计变得不太现实。作者提出了一种基于实验设计与响应曲面法的综合设计方法——统计设计支持系统。在统计设计支持系统中，利用在实验设计中使用的正交矩阵，可以使在数量上评价适当的设计空间内的目标函数的设计因素性能的效率成为可能。通过发现，统计设计支持系统SDSS对汽车碰撞的非线性动力学问题的优化设计即可用又有效。
在传统的汽车设计中，加强型的汽车结构部件被设计用于减轻结构的重量，同时能保护乘员舱内乘员的生存空间。与结构设计的目的相对应，乘员约束系统的设计目的是减少乘员伤害。也就是说，汽车结构和乘员约束系统的设计两者是分开的，因为汽车结构和乘员约束系统的设计是一种典型的多学科（或多级）问题，尽管在每个系统之间存在平衡关系。然而进行它们之间的协同综合设计是非常重要的。本研究的目的是提出一种采用统计设计支持系统的新方法，用于像汽车安全性设计那样的多学科设计。
在本次研究中，为了解决此类多学科问题，作者提出了一种新的多级方法，它介绍了在统计设计支持系统中协同优化的基本内容。在这种新方法中，每个设计规则作为一个子集，整个系统是由通过接触面函数联系起来的子集构成。这是一种比较熟悉的协同分析方法。众所周知，这种方法的优势为：（1）减少父集中响应面的尺寸。（2）在每个集合中允许平行响应曲面分析。(3)简化了父集和子集的优化分析。通过使用这种方法，汽车前部和乘员舱结构的加强型部件和乘员约束系统的优化设计能够使结构轻量化和乘员安全性达到一个很好的平衡，此时加强