汽车正面碰撞及其薄壁构件吸能研究

论文摘要

目前,随着我国汽车保有量的迅速增长,随之而来的交通事故数量及其造成的人员伤亡数量也呈上升趋势。为提高汽车被动安全性能,减少乘员伤亡,在汽车开发阶段必须开展汽车结构的耐撞性研究。本文以汽车正面碰撞为主要研究对象,采用LS-DYNA为求解器,Hypermesh和Ls-Prepost作为前后处理软件,进行汽车正面碰撞的计算机模拟。探讨了整车正面碰撞有限元建模规则,并针对计算机模拟所遇到的困难加以探讨,如网格划分、材料选择、接触问题的处理等。本文还按照相关法规的有关规定对仿真过程进行设置,完成汽车正面碰撞的仿真模拟。通过将模拟结果与相关碰撞试验结果的比较分析,证明了模型的合理性。最后,针对汽车模型存在的吸能不足的缺点进行结构改进。主要包括,薄壁结构件的截面形式、厚度、截面约束,以及变形引导结构等进行仿真模拟,找到具有较高吸能效果的薄壁构件结构形式。本文的工作对汽车碰撞安全仿真研究具有借鉴意义,所得的结论对车身结构设计和安全分析具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 课题的意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.2.1 课题的国外研究现状
• 1.2.2 课题的国内研究现状
• 1.3 汽车碰撞安全的研究方法
• 1.3.1 试验研究
• 1.3.2 计算机仿真研究
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 基本理论及相关软件介绍
• 2.1 汽车碰撞仿真中的有限元基本理论
• 2.1.1 物体变形的描述
• 2.1.2 汽车碰撞过程的非线性特征
• 2.1.3 单元类型及其算法
• 2.1.4 材料模型
• 2.1.5 沙漏控制
• 2.1.6 时间积分和步长控制
• 2.1.7 接触界面处理
• 2.1.8 接触摩擦力的计算
• 2.2 相关软件介绍
• 2.2.1 核心求解器LS-DYNA简介
• 2.2.2 有限元前处理软件Hypermesh功能简介
• 2.2.3 后处理软件LS-Prepost功能简介
• 2.3 本章小结
• 第3章 汽车正面碰撞的仿真分析
• 3.1 整车有限元模型
• 3.1.1 有限元模型建模
• 3.1.2 有限元模型的单元检查
• 3.2 碰撞有限元模型求解
• 3.2.1 整车有限元模型求解基本设置
• 3.2.2 包含特定信息的ASCII文件设置
• 3.2.3 整车有限元模型求解K文件输出
• 3.3 整车碰撞仿真结果的后处理分析
• 3.3.1 碰撞仿真过程分析
• 3.3.2 碰撞过程中的速度变化分析
• 3.3.3 碰撞过程中的加速度变化分析
• 3.3.4 碰撞过程中的能量变化分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 薄壁构件变形吸能研究
• 4.1 薄壁构件变形吸能研究现状概述
• 4.2 普通薄壁直梁变形吸能研究
• 4.2.1 相同周长不同截面形式薄壁梁吸能比较
• 4.2.2 厚度对于薄壁梁吸能能力的影响
• 4.2.3 单元尺寸对于薄壁梁吸能能力的影响
• 4.2.4 碰撞速度对于薄壁梁吸能能力的影响
• 4.3 约束截面梁的变形吸能设计
• 4.4 变形吸能引导结构设计
• 4.4.1 变形引导槽
• 4.4.2 孔洞缺陷
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 论文展望
• 参考文献
• 致谢