事故车辆正面碰撞变形与吸能特性的研究

论文摘要

随着汽车保有量的增长,道路交通事故已经成为世界性的一大社会问题。研究汽车的碰撞安全性能,提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题;研究碰撞过程中速度与能量的关系对于现代道路交通事故的处理具有重要指导意义。在中国道路交通事故中,正面碰撞形态的死亡人数占据首位。但由于我国机动车设计规则CMVDR294中规定的正面碰撞试验形式为全宽碰撞,故目前对全宽碰撞的研究较多,而对于30°斜角碰撞和40%偏置碰撞的研究较少。本文针对某轿车,对其三种正面碰撞形态进行了模拟仿真。本文阐述了汽车被动安全性研究的意义,国内外碰撞模拟的研究现状、研究内容、方法与发展动态,介绍了国内外汽车碰撞安全法规对汽车正面耐撞性的评价方法。针对某轿车正面碰撞刚性墙的模拟仿真,对合理简化和离散模型,选择各部件单元类型、材料属性、接触类型及焊点连接方式,碰撞模拟中的摩擦和沙漏控制以及刚性墙的模拟等方面进行了研究。利用Pro/E和ANSYS/LS-DYNA软件准确、有效地建立了三种正面碰撞形态的有限元模型。参照我国C-NCAP和美国FMVSS208中对于正面碰撞的规定,对轿车与刚性墙的碰撞过程进行了模拟仿真。在碰撞仿真结果的基础上,详细分析了轿车的变形与碰撞吸能特性,对车身结构的碰撞规律进行了总结;将塑性变形量与碰撞速度曲线与国外试验曲线进行了对比,验证了模型的正确性。本文的工作对轿车的碰撞安全仿真研究具有借鉴意义,对车身结构设计、安全性能分析和交通事故处理具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车被动安全性的研究意义
• 1.2 汽车正面碰撞的研究意义及国内外研究现状
• 1.2.1 汽车正面碰撞的研究意义
• 1.2.2 汽车碰撞的国内外研究现状
• 1.3 汽车碰撞的研究方法
• 1.4 汽车碰撞安全法规
• 1.5 本文课题背景与研究内容
• 第2章 碰撞模拟中关键问题的研究
• 2.1 引言
• 2.2 汽车碰撞过程的非线性特性
• 2.2.1 几何非线性
• 2.2.2 材料非线性
• 2.2.3 接触非线性
• 2.3 不同的壳单元算法
• 2.4 沿厚度方向的积分点个数
• 2.5 网格划分
• 2.5.1 单元尺寸与质量缩放
• 2.5.2 网格密度分布
• 2.5.3 网格质量检查
• 2.6 焊点的模拟
• 2.7 材料与接触
• 2.7.1 材料属性的设置
• 2.7.2 接触界面的处理
• 2.8 沙漏控制
• 2.9 本章小结
• 第3章 轿车正面碰撞有限元模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 汽车有限元模型建立的方法与流程
• 3.2.1 有限元建模方法
• 3.2.2 有限元建模流程
• 3.3 轿车几何模型的建立
• 3.3.1 几何模型的合理简化
• 3.3.2 模型的建立与导入
• 3.4 轿车有限元模型的建立
• 3.4.1 有限元模型探讨
• 3.4.2 网格划分、焊点及材料属性
• 3.4.3 刚性墙的模拟
• 3.4.4 求解控制
• 3.4.5 K 文件的输出与编辑
• 3.5 轿车正面碰撞有限元模型实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 轿车与刚性墙正面碰撞模拟仿真
• 4.1 引言
• 4.2 设计角度的碰撞仿真结果分析
• 4.2.1 全宽碰撞仿真结果分析
• 4.2.2 40%偏置碰撞仿真结果分析
• 4.2.3 30°斜角碰撞仿真结果分析
• 4.2.4 正面碰撞规律总结
• 4.3 事故角度的碰撞仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢