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汽车技术迅猛发展的同时,交通事故也在不断增多。安全气囊、安全带等乘员约束系统作为车内主要的保护装置,对降低乘员的伤亡率作用显著。因此,乘员约束系统在汽车安全领域的研究中尤为重要。目前,乘员约束系统正在向多样化、智能化方向发展。因其是一个多参数输入、多响应值输出的系统,所以在众多参数中寻找到重要参数并且实现其性能的快速优化,将对缩短研发周期和降低成本起到重要作用。针对该问题,本文立足于一个全新的乘员约束系统研究角度,从正碰过程中的能量转移与分配出发,提出基于能量分析的乘员约束系统优化方法。主要内容分为以下几个部分:(1)介绍了汽车安全领域的主要研究内容和研究方法,从国内外学者对乘员约束系统的发展、优化以及能量相关的研究中,总结研究思路并结合理论分析,确定本文的研究内容与技术路线。(2)基于实车碰撞试验,利用MADYMO7.5软件建立车辆正面碰撞仿真模型并验证其有效性。通过灵敏度分析从乘员约束系统众多参数中确定出五个重要参数,采用正交试验的方法,获得不同参数组合下的乘员约束系统与其对应的乘员综合损伤值WIC。(3)结合能量理论和相关研究方法,将假人划分为头部、胸部、髋部和腿部四大部分。通过对车辆正碰过程中各部分能量的逐一分析,明确假人能量的传递途径与乘员约束系统的能量吸收情况。(4)利用MATLAB对正交试验的数据进行拟合分析,从关系图表和拟合公式中先定性后定量地确定乘员综合损伤值WIC与约束系统吸能分布之间的关系。结果表明,WIC值与安全肩带、安全腰带以及汽车座椅吸能峰值成负相关;与护膝板及地板的吸能峰值成正相关。(5)选取安全带、汽车座椅等,与乘员综合损伤值WIC存在明显相关关系的乘员约束子系统,对其进行参数分析,逐一构建约束子系统参数与其吸能峰值的关系式。并结合WIC值与各个约束子系统吸能峰值的关系,确定最优的乘员约束系统参数组合。由此通过能量方法完成本文约束系统的快速优化,获得如下最优结果:安全肩带和安全腰带的织物延伸率取13%,预紧器的点火时间取16.7ms,安全带的限力值取5400N,护膝板与垂直方向的倾角取24.5o,护膝板刚度取初始值的93%。此外,当地板摩擦系数适当减小,座椅坐垫倾角调至与水平方向成9.5°夹角时,能够使得安全肩带、安全腰带、汽车座椅的吸能峰值都达到最大值,汽车护膝板和地板的吸能峰值达到最小值。得出在最优参数组合下WIC值为0.4023,比原始值降低了7.35%,完成了乘员约束系统性能优化。