小型轿车与SUV正面碰撞兼容性研究

论文摘要

很多研究表明两车正面相撞事故是两车事故的主要类型，小型轿车是涉及两车事故的主要车型，SUV对小型轿车具有较高的攻击性，在两类车发生碰撞时小型轿车乘员具有较高的伤亡率。两种车型的兼容性问题是造成其发生碰撞时伤亡率较高的重要因素之一，所以小型轿车与SUV的正面碰撞兼容问题不容忽视，而目前国内该方面的研究相对较少，因此开展这方面的研究具有重要的意义。本文主要在以下方面对小型轿车与SUV的兼容性进行了研究：1、简要介绍了国内外兼容性研究现状和研究方法，介绍了表述车辆前部刚度和几何特性的相关参数，为后续研究奠定理论基础。2、按照US-NCAP正面刚性墙碰撞法规建立整车碰撞有限模型，运用LS-DYNA有限元分析软件对碰撞模型进行仿真运算，对比仿真结果和实车碰撞试验结构验证整车有限元模型的有效性。3、分别通过调节SUV的质量、位置高度和前纵梁刚度来改变两车的质量比、AHOF400差和Kw400比，分别建立了两个不同质量比、AHOF400差值和Kw400比值在30%、50%、70%、100%四个重叠率下的两车碰撞分析模型。选择两车吸能量和小轿车前围板及A柱的侵入量作为衡量两车兼容性的参数，比较分析模型与原始模型的仿真结果，研究各因素在不同重叠率下对兼容性的影响特性，并提出了改善两车正面碰撞兼容性的车辆结构改进建议。4、对小型轿车和SUV前部结构进行了改进设计，获得了具有较好兼容性的车辆前部结构，通过仿真分析验证了改进效果。并通过在US-NCAP正面刚性墙碰撞试验条件下的相关仿真参数的比较，评价了车辆兼容性改进对其自身安全性的影响。研究结果表明：碰撞重叠率能影响两车在碰撞中的结构相互作用特点，是影响两车正面碰撞兼容性的另一关键因素，两车正面碰撞兼容性可以通过合理的调节车辆前部结构刚度和几何特点得以改善。兼容改进需考虑车辆部件结构分布特点，改善结构相互作用效果是兼容性改进的关键。降低两车刚度比值能调节碰撞能量在两车之间的分配，有效改善两者的正面碰撞兼容性。降低大车前部刚度能减小其攻击性，但降低前部刚度会影响到其自身的安全性，需结合自身安全要求改进其前部结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 碰撞兼容性定义及研究现状
• 1.2.1 碰撞兼容性定义
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 正面碰撞兼容性研究方法
• 1.3.1 车对车碰撞试验方法
• 1.3.2 碰撞壁障试验方法
• 1.3.3 计算机仿真研究
• 1.4 正面碰撞兼容性改进方法
• 1.5 本课题的研究工作和重点内容
• 第2章 正面碰撞兼容性参数介绍及定性分析
• 2.1 质量因素
• 2.2 刚度因素
• 2.3 几何因素
• 2.4 重叠率因素
• 2.5 因素间的关系
• 2.6 本章小结
• 第3章 整车有限元模型验证
• 3.1 整车有限元模型介绍
• 3.2 整车有限元模型的验证
• 3.2.1 Neon 有限元模型验证
• 3.2.2 Explorer 有限元模型验证
• 3.3 本章小结
• 第4章 正面碰撞兼容性仿真研究
• 4.1 车对车碰撞模型的建立
• 4.1.1 交通事故统计分析
• 4.1.2 车对车碰撞模型
• 4.2 仿真结果
• 4.2.1 质量因素仿真结果
• 4.2.2 几何因素仿真结果
• 4.2.3 刚度因素仿真结果
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 车辆质量和重叠率综合影响
• 4.3.2 前部几何高度和重叠率综合影响
• 4.3.3 前部刚度和重叠率综合影响
• 4.3.4 影响因素综合评价
• 4.4 兼容性改进建议
• 4.5 本章小结
• 第5章 车辆结构兼容性改进设计
• 5.1 Neon 前部结构改进
• 5.2 Explorer 前部结构改进
• 5.3 兼容性改进效果验证
• 5.3.1 碰撞相互作用比较
• 5.3.2 吸能量比较
• 5.3.3 Neon 侵入量比较
• 5.3.4 Neon 加速度比较
• 5.4 自身碰撞安全性比较
• 5.4.1 Neon 安全性比较
• 5.4.2 Explorer 安全性比较
• 5.5 本章小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录