车辆交通事故的频发,使得提高车辆安全性能成为一项重大的社会责任。在各类碰撞事故中,正面碰撞占比高达62%,是当前汽车安全的重点。然而,历年来的正面碰撞中,主驾驶乘员的头部与胸部这两个关乎性命的重要保护部位均有扣分现象,尤其是胸部,扣分较多。说明在主驾驶侧气囊(DAB)的保护作用下,假人头、胸部仍有很大的伤害风险,主驾驶侧约束系统的安全性需进一步提高。目前,在相关研究中发现:正面碰撞中,膝部气囊与骨盆气囊对驾驶员上半身保护效果的改善具有一定的积极作用,但是驾驶员的胸部得分仍然存在很大的提高空间,降低胸部压缩量成为驾驶员侧约束系统保护效果改进中的一大难题。故本文采用仿真与试验相结合的方式,将膝部气囊与骨盆气囊结合在一起,进行胸部及其他部位的保护效果对比研究。首先,文章阐述了装配有安全气囊的约束系统所涉及的有限元理论、多刚体理论、气体热力学理论及气囊的充气和接触算法。在此基础上,基于MADYMO软件,采用均匀压力法建立气囊的充气展开模型,对气囊进行折叠并设置织物材料、发生器气体成分、质量流率、温度等各项参数,并通过静态展开试验得到的录像,以及线性冲击试验得到的录像和气囊刚度曲线,验证气囊展开包型及内部压力等特性,以保证气囊仿真模型的可靠性。之后,建立主驾驶正面约束系统模型,包括车体有限元模型和多刚体模型,有限元模型对最终需要的多刚体模型起到定位作用。在此基础上,将实车碰撞试验采集的加速度波形输入正面约束系统模型中,进行碰撞仿真,得到假人运动姿态及各部位响应曲线,以试验数据为标准,验证约束系统模型的可靠性。同时作为未安装膝部气囊和骨盆气囊工况下的约束系统保护效果基础数据,发现:仅在DAB作用下,头部HIC36为649,有扣分风险,胸部压缩量达到33.7mm,胸部得分只有2.39分,约束系统总分为12.91分。最后,将KAB与HAB分别代入正面约束系统中,进行正面100%刚性壁障碰撞仿真,对比假人运动姿态,并根据C-NCAP的伤害指标及评分标准,从假人各部位运动曲线、伤害值、以及最终的具体得分,对比研究KAB与HAB不作用、单独作用及共同作用下,约束系统对假人的保护效果,尤其是对胸部保护的改善效果,为主驾驶约束系统保护效果的改善提供另一种可能。其次,对比分析在正面碰撞中,驾驶员其他部位伤害情况,综合分析主驾驶侧约束系统的整体安全性能,为之后开展进一步研究工作提供数据基础。研究发现:KAB与HAB的综合使用,可最大程度减小胸部压缩量到28.2mm,降低了 16.32%,提高胸部得分不断接近满分5分,头部HIC36也减小到最低623,降低了 4%,同时约束系统总体得分达到最高分13.71分,实现最佳保护效果。但由于车体空间的限制,假人右腿伤害值总大于左腿伤害值,且易产生剪切作用,导致膝部滑移量增加,假人下肢保护效果未得到改善。后续可通过调整KAB高度,以及对KAB和HAB进行参数优化,进一步改善下肢保护效果,使约束系统保护效果更佳。