[发明专利]设计安全气囊的系统及方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及安全气囊的设计；安全气囊是在汽车碰撞过程中增强乘员安全的车辆安全装置。更具体地，本发明涉及由完全充气配置下的安全气囊的三维计算机化模型创建织物面板（fabric panel）的多个二维网格模型（例如，有限元分析模型）的方法及系统；其中，所述织物面板形成安全气囊。

背景技术

安全气囊由缝合在一起的多个织物面板制成，其安装在汽车内从而在汽车碰撞时提供乘员约束。安全气囊包含设计为在撞车时迅速充气的柔性包覆物（envelope），以防止车辆乘员撞击内部物体，例如撞击方向盘或车窗。现代车辆可能在乘客就座位置的各个侧面和正前方位置设有多个安全气囊，各个传感器基于碰撞类型和严重性、以可变速度在冲击区配置一个或多个安全气囊。

随着计算机技术的出现，两组工程师/设计者共同协作、使用计算机辅助工程分析（例如有限元分析（finite element analysis，FEA））来设计安全气囊。第一组负责当安全气囊在汽车碰撞中完全充气时来保护车辆乘员，第二组则负责安全气囊的可制造性。为满足这些设计目标，第一组使用安全气囊完全充气时的三维几何形状，而第二组使用面板的二维平坦几何形状。

由于设计流程是从第一组到第二组，因此需要这样的方法和系统：其由安全气囊在完全充气配置下的三维计算机化模型来数字创建、织物面板相应的二维模型。

发明内容

本发明公开了由完全充气的安全气囊的三维（3-D）计算机化模型数字创建多个织物面板的相应二维（2-D）网格模型的系统、方法及软件产品；所述多个织物面板形成安全气囊。

根据本发明的一个示范性实施例，定义了完全充气的安全气囊的3-D计算机化模型（例如，有限元分析模型、栅格模型等）。3-D计算机化模型包括多个节点和多个壳有限元（shell finite element）。每个壳元指定给多个织物面板的其中一个，而多个织物面板形成属于其的安全气囊。每个织物面板占据安全气囊的连续表面积。使各个三维拓扑结构或几何形状中的特定织物面板的壳有限元一次性（at a time）展开为织物面板的二维网格模型。将特定织物面板的总表面积与相应2-D网格模型的总面积进行比较。调节该2-D网格模型，直至其面积在预设公差的范围内。进一步地，将最终的“总面积匹配的”2-D网格模型定位于经纬线的织物材料坐标系中，从而确定其可制造性。

根据另一方面，使每个壳元的标识符（例如，元素号、元素标签等）在3-D模型和2-D模型中保持不变，而使节点的标识符（例如，节点号、节点标签等）在这两个模型中相互区别开。

根据另一方面，展开操作中原本包含了安全气囊通风孔的面积，随后从最终的2-D网格模型中去除安全气囊通风孔的面积；其中，最终的2-D网格模型的面积与3-D模型的表面积相匹配。

附图说明

结合以下描述、所附的权利要求和附图将更好地理解本发明的各个特征、方面和优点。附图如下所示：

图1是根据本发明一实施例的由完全充气的3-D计算机化模型创建安全气囊的织物面板的2-D网格模型的示范性过程的流程图；

图2是根据本发明一实施例的、安全气囊在完全充气配置下的3-D计算机化模型的透视图；

图3是根据本发明一实施例的将3-D计算机化模型展开为2-D网格模型的方案的示意图；

图4-5是由图2的3-D计算机化模型展开得来的2-D网格模型的示意图；

图6是根据本发明一实施例的在织物材料坐标系中使用的示范性经纬线定义的示意图；以及

图7是显示示范性计算机的突出组件的功能图，在所述示范性计算机中可实施本发明的一个实施例。

具体实施方式

图1是根据本发明一实施例的设计安全气囊的示范性过程100的流程图；图1尤其是由完全充气配置下的安全气囊的3-D计算机化模型创建安全气囊的织物面板的2-D网格模型的示范性过程的流程图；其中，安全气囊在汽车碰撞时用作增强乘员安全的车辆安全装置。优选地，结合前述各图来理解过程100，过程100在软件中得以实施。