汽车撞击实验概率分析

　　发包商：克莱斯勒汽车有限公司

　　接包商：SwRI西南研究院

　　项目目的：通过输入模型的变量参数来对汽车撞击的进行数学仿真。

　　项目背景：通过与设计指南对比分析汽车可靠度, 并依照NHTSA的标准要求确保撞击时的安全。在真实情况下的一些参数比如：材料特性，压力及载荷等等是随机的。 实际运算中另外一些参数比如焊接质量、材料特性和是否安装了有缺陷的零件, 都按照变量输入。

　　计算车辆撞击时的安全特征将直接影响到车辆的质量。目前频繁出现在各种媒体上的汽车消费者偏好都对质量控制措施造成影响，进而对厂商的收益产生影响。另一方面车辆撞击的安全特征通过少数几次或者仅一次撞击实验来得出，试验的厂商无法承担昂贵的试验成本以及得到的少量试验结果。因此，通过模型预计车辆安全可靠度能够节约试验成本计算可靠度，设计师就可以在成本和撞击安全中进行权衡。

　　项目结果： LS-DYNA显式有限元分析软件有限元模型和50%混合III型男性假人MADYMO模型与NESSUS软件结合共同搭建碰撞模型。用于计算汽车前沿受冲击载荷后随时间变化的结构响应。

　　综合模型能够自动、灵活的进行不确定性分析，可以对任意LS-DYNA和MADYMO输入变量的不确定性进行分析仿真。并且可以方便的选择相关的模型响应，以确定更大范围的验收标准值。在NESSUS中，系统可靠性用概率故障树进行分析计算。本案例的碰撞模型概率故障树如下：

　　概率重新设计把可靠度从原来的23% 增加到 86%，NCAP也由原来的4星提高到5星。人员受伤以及车厢损伤的可靠度提高主要可以通过特定的生产公差的调整以及控制供应商材料的质量来实现。NESSUS概率故障树正确地考虑了相关事件并通过系统级概率敏感性因子为设计安全性汽车提供额外信息。NESSUS框架结合了高效、健壮的概率方法，并为概率设计复杂系统的实际应用提供快速运行的近似性能模型。

　　系统可靠度分析关键是正确评估汽车性能特别是评估重新设计分析的系统级概率敏感性因子。确定的参数，如硬度/强度参数可以提高箱体损失性能度量的可靠度，但对削弱人体受伤的撞击脉冲不利。系统模型正确地考虑了底事件的公共变量，因此可以正确地确定系统级的重要变量。

　　通过使用NESSUS软件，概率力学的应用证明了概率分析结果如何考虑复杂动力，材料非线性以及大应变以及接触非线性来提高汽车的防撞且对车内人员安全。特别是，通过11个指定设计的更改，车内人员的安全从原来30%增加到90%。