تعيين بهينه پارامترهاي مدل تركيبي خودرو و سرنشين براي پيش‌بيني آسيب به سر در تصادف از جلو

Optimal selection of parameters of a hybrid model of vehicle/passenger for prediction of head injury in front crash

امروزه ارايه مدل‌هايي كه بتواند رفتار سرنشين را در برخورد پيش‌بيني كند، مورد توجه بسياري از محققين قرا گرفته است. در اين مقاله يك مدل تركيبي از خودرو و سرنشين براي پيش‌بيني شتاب وارده به سر سرنشين در تصادف از جلو ارايه مي‌شود. ابتدا براي مدل‌سازي خودرو يك مدل جرم توده‌اي دوازده درجه آزادي در نظر گرفته مي‌شود كه بتواند شتاب صندلي در تصادف از جلو را پيش‌بيني كند. در مدل ارايه‌شده هر عضو خودرو به‌صورت يك جرم متمركز در نظر گرفته شده است كه توسط فنر و دمپر به اجزاي ديگر متصل شده است. سختي و ميرايي فنرها و دمپرهاي در نظر گرفته‌شده در اين مدل توسط الگوريتم ژنتيك به گو نه اي تعيين مي‌شوند كه خطاي بين نمودار شتاب صندلي حاصل از اين مدل با نتايج آزمايشگاهي كمينه شود. نتايج آزمايشگاهي استفاده شده براي تعيين پارامترها مدل، مربوط به خودروي هوندا آكورد مدل 2001 در سرعت 48 كيلومتر در ساعت است، كه توسط شركت هوندا ارايه شده است. سپس، از مدل به‌دست آمده با پارامترهاي معلوم براي پيش‌بيني رفتار خودرو در برخورد با دو سرعت 40 و 56 كيلومتر بر ساعت استفاده شده است كه مطابقت بسيار خوبي با نتايج آزمايشگاهي دارد. در ادامه براي محاسبه شتاب وارده بر سر راننده از يك مدل ديناميك چند عضوي براي سرنشين استفاده شده است. شتاب صندلي ناشي از برخورد كه با استفاده از مدل پيشين به‌دست آمده است به‌عنوان ورودي اين مدل در نظر گرفته شده است.

Nowadays, a great number of researches are being done by scientists to provide various models that can predict the passenger injuries in crashes. In this paper, a hybrid model of vehicle and passenger is proposed to predict the head acceleration in the front crash. A lumped mass model with 12-degree-of-freedom (DOF) is first used to predict the behavior of vehicle in front crash. In this model, any member of vehicle is modeled as a lumped mass and connected to the other members through some springs and dampers. The unknown coefficients of such model are obtained using genetic algorithm to minimize the deviation between the results of experimental and suggested model. The parameters of model are established by experimental results of a real world car, namely the HONDA ACCORD2011, in an accident velocity of 48 km/h. Also, the validity of the proposed model is checked by experimental results of the mentioned vehicle at two other crash velocities of 40 km/h, and 56 km/h. The results show that the proposed model is an efficient framework for preliminary design of both structure and parameter design of vehicle to improve its crash worthiness. Moreover, a multi-body dynamic model of driver is proposed to predict the head injury in front crash. The seat acceleration which has been calculated using the vehicle model is considered as input of this model.