摘要：本文基于汽车碰撞安全模拟软件MADYMO，建立某轻型客车前排乘员的正面碰撞模型，结合实车碰撞数据，进行约束系统仿真分析，对前排乘员安全气囊形状、泄气孔等优化；通过优化后对比分析，经试验验证优化方案有效，并对仿真与实车试验结果进行对比，相差最大为6.9%；运用仿真优化轻型客车前排乘员约束系统的提升方案有效，为后续同类型车型开发提供了参考。

    随着汽车数量的不断增加，汽车安全性的要求越来越高，包括安全气囊、安全带等在内的约束系统在减轻交通伤害程度方面，有着不可替代的作用。国内相关技术法规也在不断提升。现在的乘员约束系统优化通常基于确定性的设计条件和载荷参数条件进行，其目的是提高对乘员的保护效果，使损伤风险降低到最低水平。
    轻型客车由于整车高度较高、车速较快，在发生正面碰撞时前排乘员有可能与仪表板、前风窗等发生2次碰撞而造成伤害，为使得某轻型客车在正面碰撞中，前排乘员伤害值进一步降低，利用MADYMO软件建立结构模型，对前排乘员约束系统进一步优化来提高车辆的正面安全性能，并对优化方案进行仿真分析，最后通过实车试验进行验证。

    1 约束系统建模
    1.1前排乘员约束系统建模
    前排乘员约束系统的建模过程一般按照如下顺序进行。
    1）首先根据车辆的几何模型（如CATIA等文件），划分简单的网格，作为前排乘员空间模型的位置依据。
    2）然后在MADYMO软件环境中，按照MADYMO的软件要求创建乘员空间，如地板、座椅、仪表板和挡风玻璃等。
    3）放置假人，根据试验前测量的数据对假人进行定位。
    4）对安全带系统和安全气囊的创建，并设置合适的参数，如安全带的延伸率、气囊的折叠、气体发生器参数的获取、预紧器的点火时间、安全气囊的气孔大小、点火时间等。
    5）定义假人与乘员空间、约束系统的接触。
    6）加载脉冲（车辆的B柱加速度曲线）。
    7）输出仿真结果，与试验结果进行比较。如果差异较大，需要对模型进行修正，调整参数，直到与试验结果吻合，说明建模可靠困。
    1.2乘员舱模型
    将某轻型客车乘员舱的CATIA模型导入到HYPERWORKS进行网格划分，建模时，保证乘员舱各个部件与假人的相对位置建立相应的几何参考基础。图1为前排乘员舱模型。依靠网格模型的参考，前排乘员舱及其假人的空间就能很好地得到保证。

    1.3前排乘员座椅及安全带模型
    前排乘员为双人副驾驶座椅，位置不可调整。安全带主要包括卷收器、高度调节器、带扣和下端固定点。某轻型客车采用了预紧功能的安全带，其织带伸长率实测为13%～14%。由于现有设计状态没有限力器，因此在模型中不设置限力。安全带的预紧功能可以用平移铰在设定的点火时间触发实现即可。
    1.4前排乘员安全气囊模型
    该轻型客车的前排乘员安全气囊是带涂层的148 L，采用2个KSS200（200 kPa）气体发生器，2个直径为40 mm的泄气孔，拉带长度为360 mm分别在6点和12点方向。其温度和压力曲线如图2所示，在此基础上可以计算出发生器的质量流与温度流，以准确得出模拟气袋的充气特性及展开形态。建模后的前排乘员安全气囊如图3所示。

    1.5加速度曲线
    在MADYMO中，可以通过对不同的对象加载相关的加速度及速度。在正面碰撞模型中，一般通过加载车身B柱加速度来实现。本模型为乘员加载B柱右侧加速度的曲线，如图4所示。最终得到的前排乘员的模型如图5所示。

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