بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله به شناسایی مدل جرم متمرکز - LPM - خودرو در تصادف از رو به جلو میپردازد. روشهای زیادی جهت شناسایی پارامترهای موثر در مدل دینامیکی تصادف خودرو وجود دارد. در این مطالعه از روشهای بهینهسازی الگوریتم ژنتیک - GA - و رقابت استعماری - ICA - که کارکرد بسیار موثری در شناسایی سیستمهای دینامیکی دارند استفاده میشود و پاسخ آنها با یکدیگر مقایسه میشود. مدل دینامیکی که در این پژوهش استفاده شده است، مدل سادهسازی شدهای برای شبیهسازی تصادف خودرو با دو درجه آزادی میباشد که ضربهگیرهای - جاذبهای انرژی - آن رفتار الاستوپلاستیک دارند. پس از بدست آوردن پاسخ تحلیلی این مدل، با تعریف تابع خطای بهینهسازی، از روشهای بهینهسازی مذکور برای شناسایی پارامترهای مدل استفاده میشود. نتایج بدست آمده حاکی از شناسایی مطلوب پارامترهای مدل دینامیکی جرم متمرکز - LPM - خودرو در تصادف از رو به جلو میباشد. در پایان، پیشنهاداتی برای ادامه روند این پژوهش ارائه میگردد.
1. مقدمه
یکی از دغدغه های اصلی در زمینه سلامت عمومی جامعه و ایجاد ایمنی حرفه ای ترافیک، پدیده برخورد خودرو با عابران پیاده است. سپر نخستین عضوی است که در تصادفات به عابران پیاده برخورد می کند. خاصیت جذب انرژی سپر نقش اساسی در کاهش ضربه وارد به عابران پیاده دارد .[1] وظیفه اصلی سپر اتومبیل محافظت از بدنه خودرو و عابران پیاده به هنگام وقع تصادف است. معمولا سپر جلوی خودروهای جدید، شامل سه جزء اصلی است که به ترتیب پیشانی، جاذب و تیر سپر نامیده می شوند. جاذب با هدف اتلاف انرژی جنبشی ناشی از ضربههای کوچک و یا اتلاف بخشی از انرژی جنبشی در ضربههای بزرگ طراحی شده است.
امروزه ابزارهای متنوعی جهت مدلسازی ضربهگیرهای سپر خودرو در اختیار مهندسین قرار گرفته است که از اهم آنها، مدل جرم متمرکز - LPMs - ، مدل تیر محدود، مدلهای هیبرید - LHs - و روشهای اجزای محدود - FEM - هستند. مطالعات [4]-[2]، شرح مختصری را دربارهی انواع مدلهای تصادف خودرو و روشهای تحلیل آنها بررسی کردهاند. روش مدل جرم متمرکز - LPMs - نیز یک روش ریاضیاتی است، که با استفاده از آن میتوان یک دینامیک تحلیلی را برای شبیهسازی مدل تصادف خودرو بیان کرد و با حل عددی معادلات حاصل به بررسی رفتار دینامیک مذکور پرداخت. این روش در مطالعاتی مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفته است.
[8]-[5] مقالهی [5] مدل دینامیکی 5 درجه آزادی هیبریدی و سری را برای شبیهسازی مورد استفاده قرار داده و از روش الگوریتم ژنتیک برای شناسایی پارامترهای سیستم استفاده کرده است. مقالهی [6] از روشهای کلوین - Kelvin - و مکسول - Maxwell - جهت شبیهسازی تصادف طولی خودرو استفاده و به مقایسهی این دو روش پرداخته است. در سال 2008 نیز مدلی جرم مترکز برای شبیهسازی تصادفی جانبی خودرو ارائه گردید.[9]
در این مقاله، مدلی ساده و جامع از خودرو بصورت جرم متمرکز که دارای جاذبهایی با خاصیت الاستوپلاستیک میباشد، جهت شبیهسازی تصادف از جلو ارائه میشود. پس از بدست آوردن پاسخ تحلیلی این مدل، با تعریف تابع خطای بهینهسازی، از دو روش الگوریتم ژنتیک و الگوریتم رقابت استعماری برای شناسایی پارامترهای مدل استفاده میشود. مطالعاتی جهت مقایسه این الگوریتمها در طراحی کنترلر برای سیستمهای دینامیکی صورت پذیرفته است .[10] در انتهای این مقاله نیز، دو روش بهینهسازی استفاده شده مقایسه میگردند. ×
2. شبیهسازی مدل تصادف خودرو
مدل تصادف خودرو مطابق شکل - - 1 با 2 درجه آزادی شبیهسازی شده است. ضربهگیرهای Bumper #1 و Bumper #2 به بدنه-ی خودرو که با جرم m1 مدل شده است متصل شدهاند، جرم m2 نیز سرنشینان خودرو را مدل میکند. فنر k3 نیز که مدل کمربند ایمنی و کیسه هوا را توأمان نشان میدهد، بین دو جرم m1 و m2 قرار گرفته است. فاصلهی بین ضربهگیر دوم با تکیهگاه نیز با نمایش داده شده است. x1 و x2 نیز دستگاه مختصات ثابت برای اندازهگیری موقعیت جهانی دو جرم m1 و m2 را نشان میدهند.
