汽车侧面碰撞自适应安全气囊设计与性能优化分析

引言：

安全气囊的气袋、饰盖结构等符合相关要求，可有效保证汽车侧面碰撞自适应安全气囊的保护效果。基于此，需要结合汽车侧面碰撞自适应安全气囊现有情况，展开合理设计，并对性能进行优化，通过构建模型，分析对驾驶人员的胸部和骨盆保护效果，并且可采用上下划分方式气囊方式，实现对驾驶人员的全面保护，减少对驾驶人员伤害。所以说，本文对汽车侧面碰撞自适应安全气囊设计以及性能优化进行研究，具有十分重要的意义。

1.自适应安全气囊概述

自适应安全气囊指利用实时感知变量，结合实际情况，对安全气囊参数（充气速率、充气量、泄气速率、展开形态、展开方向）进行动态调整，做到在汽车碰撞期间，实现对驾驶人员的保护[1]。另外，自适应安全气囊属于一种智能型约束系统，可根据实际需求，为汽车不同碰撞工况提供合适的保护机制，以实现良好的防护效果。自适应安全气囊与传统安全气囊有着很大不同，具体不同表 1 所示。

表 1：自适应安全气囊与传统安全气囊之间存在不同

自适应安全气囊可以适当降低伤害，根据相关统计，可降低约 40% 的侧面碰撞伤害，并且安全气囊依靠摄像头、传感器等精准识别汽车运动情况汽车，一旦发生侧面碰撞，能够在较短时间内启动，形成缓冲区域实施防护。另外，自适应安全气囊可以吸收巨大能量，减小汽车侧面碰撞给驾驶人员带来冲击力，降低伤害，实现安全防护[2]。

2、汽车侧面碰撞自适应安全气囊设计

2.1 几何结构设计

自适应安全气囊几何设计属于汽车侧面碰撞自适应安全气囊设计的重点，需要对不同人群、性别等驾驶人员体型差异进行综合考虑，并且还需要兼顾汽车侧面碰撞发生以后，车内驾驶人员运动姿态响应情况，主要因为一般汽车在发生侧面碰撞以后，被撞汽车可能还会沿着某个方向运动，这样人员就会受到惯性的作用，身体朝向一个方向倾斜，这时保护区域就会产生一定余量。对此，在汽车侧面碰撞自适应安全气囊几何设计期间，应结合实际情况，对高度、最大宽度区域，以及最小宽度区域等参数进行合理设置，并且将这些参数输入到 SolidWorks 软件中对自适应安全气囊几何模型进行绘制，在合适位置设置隔热片，目的是避免温度过高，导致自适应安全气囊发生损害。另外，在汽车侧面碰撞自适应安全气囊设计期间，应在右侧安装发生器，左下方设置气囊排气孔，目的是保证汽车发生侧面碰撞以后，自适应安全气囊可正常使用。

2.2 自适应安全气囊有限元模型构建

自适应安全气囊几何结构绘制完成以后，需要将绘制好的几何结构稳健导入 hypermesh 软件中展开网格划分，一般网格尺寸为 10mm ，并且网格单元以三角形壳单元为主，以此形成自适应安全气囊二维网格模型。同时，汽车侧面碰撞自适应安全气囊二维网格模型构建完成以后，应使用 translate命令对网格进行复制和偏移处理，上下合理设置偏移距离，并且在使用replace 命令对上下所规划的气囊进行组合，使其形成一个封闭的安全气囊三维物体[3]。另外，将自适应安全气囊三维物体输入到 hypermesh 中，根据实际需求，合理设置安全气囊袋参数，确定材料属性（表 2：汽车侧面碰撞自适应安全气囊袋材料属性）。

表 2：汽车侧面碰撞自适应安全气囊袋材料属性

气囊袋参数设置完成以后，应在合适位置安装起爆控制卡，至此完成安全气囊设计，将设计好的安全气囊输入到整车模型中，与座椅进行连接，形成气囊自动接触，一旦汽车侧面碰撞，自适应安全气囊可以立即启动，做好安全防护。另外，在汽车侧面碰撞自适应安全气囊有限元模型构建期间，需要注意对模型的反复检查，确认无误以后才能提交，避免产生较大误差，影响后期使用效果。

2.汽车侧面碰撞自适应安全气囊性能优化

首先，根据相关要求，移动汽车前端可适当加装变形吸收能壁冲击试验，并且移动壁中线点应与试验车辆一致，并且对碰撞速度进行严格控制，一般情况下应控制在 50km/h 。同时，需要利用相关软件构件子结构模型，使用实车碰撞假人伤害部位，实时获取伤害数据，对车体结构运动状态进行分析，将传感器安装于汽车座椅、汽车门槛等一些部位，用于测量汽车运动状态[4]。

其次，在数据获取完成以后，需要借助子结构进行仿真，对汽车侧面碰撞自适应安全气囊模型进行验证，并且从假人运动响应，以及假人伤害值等方面进行验证，确定起始时刻、形状、峰值、峰值时刻及脉宽等基本参数是否符合相关要求。另外，模型验证完成以后，需要对自适应安全气囊模块参数，以及点火时间参数等进行重新设置和优化，以保证汽车侧面碰撞自适应安全气囊的功能性

最后，根据汽车侧面碰撞自适应安全气囊模型验证，需要对自适应安全气囊与驾驶人员之间的接触面积进行合理划分，以保证安全区域符合相关要求。同时，在汽车侧面碰撞自适应安全气囊性能优化期间，还需要考虑气袋充满后的尺寸与大小，主要从高度、宽度，以及厚度等方面展开，首先高度应高于驾驶人员腹部，大约等于 650mm^[6] ；其次，宽度应高于驾驶人员胸部宽度，大约等 450mm ；最后，厚度应设置在 12mm 左右，以提升汽车侧面碰撞自适应安全气囊性能优化效果，充分发挥自身保护作用。

结束语：

综上所述，自适应安全气囊对汽车侧面碰撞可以起到良好的防护作用，对此应根据实际需求，对自适应安全气囊几何结构进行合理设计，并且生成模型进行验证，无误以后用于车身。另外，自适应安全气囊设计完成以后，需要做好性能优化工作，从模型仿真中，不断对各项参数进行调整，以实现最大的防护效果，减少汽车侧面碰撞对驾驶人员所产生的伤害。

参考文献：

[1]郑凯.汽车副驾驶安全气囊设计要点及试验方法[J].汽车维修与保养,2024,(12):56-57.

[2]毛莉莉.汽车安全气囊与安全带协同作用的测试分析及优化研究[J].汽车画刊,2024,(08):48-50.

[3]冯星星,林诚,崔洪峰.某车型 C-IASI 正面 25% 偏置碰撞的性能优化[C]//中国汽车工程研究院股份有限公司,湖南大学.第十七届国际汽车交通安全学术会议（INFATS2023）论文集.汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室;中国汽车工程研究院股份有限公司;,2023:66-72.

[4]俞宴明.汽车侧面碰撞自适应安全气囊设计与性能优化研究[D].安徽工程大学,2023.

[5]葛如海,贺文平,应龙.侧面碰撞双气室气囊的性能优化研究[J].重庆理工大学学报(自然科学),2017,31(09):1-7.