大客车顶部结构强度分析及翻滚碰撞性能研究

论文摘要

汽车作为现代社会的重要交通工具之一,在给人们带来极大便利的同时,也因其造成的交通事故而给人类的生命、财产安全带来了严重威胁,其中尤以大客车的交通事故所造成的损失和影响最大。目前,世界各主要汽车生产企业都开展了有关汽车安全性及其车身耐撞性的设计研究;国际上也颁布了多项有关客车结构的安全性法规(如联合国欧洲经济委员会的ECE R66等),并严格按照法规要求对客车产品进行强制安全认证。如何能够提高大客车碰撞安全性,降低其交通事故的伤亡率,已经成为各客车企业和科研机构研究的重要课题。本文首先论述了汽车碰撞安全性研究的重要性及具体研究方法,分析了国内外采用计算机模拟仿真对汽车碰撞进行研究的概况,探讨了国内在大客车碰撞安全性研究上的不足和差距。最后,在参照2006年联合国欧洲经济委员会最新修订颁布的欧洲安全法规(ECE R66)的基础上,采用有限元分析方法对某型大客车的翻滚碰撞试验进行了计算机模拟仿真,并分析了车身尤其是顶部骨架结构的耐撞性能。本文主要包括以下几方面内容:⑴通过合理选择单元类型及网格划分,对车身结构进行简化,建立了规模适当的大客车车身结构的有限元模型。⑵在大客车车身结构有限元模型基础上,对车身及顶部骨架结构进行了弯曲、扭转及紧急制动三种典型工况下的结构分析,并校核了其刚度和强度。⑶在模态分析中,对大客车车身结构有限元模型的稳定性进行了有效验证,并通过对振型和频率的分析,验证了车身结构在随机载荷作用下的动强度。⑷按照欧洲安全法规(ECE R66)对该型大客车进行了翻滚碰撞计算机模拟仿真,分析了车身尤其是顶部骨架结构的耐撞性能。⑸采用模拟仿真计算方法,针对一起发生交通事故的大客车及其车身结构进行了翻滚碰撞模拟,通过其仿真结果与前样车的仿真结果对比分析,以及对事故客车仿真模拟改进设计后的再次模拟,结果表明仿真结果与实际结构具有较好的相似性,且改进效果显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车碰撞安全性研究概述
• 1.2.1 汽车安全性概念
• 1.2.2 汽车碰撞事故研究
• 1.2.3 汽车碰撞安全性设计与仿真技术的发展
• 1.3 国内外汽车碰撞安全法规及其研究现状
• 1.3.1 汽车碰撞安全法规
• 1.3.2 国内外关于汽车碰撞安全的研究现状
• 1.4 课题的研究背景与内容
• 1.4.1 课题研究背景
• 1.4.2 课题研究内容
• 第二章 汽车碰撞模拟计算的有限元法及仿真软件简介
• 2.1 汽车碰撞模拟计算的有限元法
• 2.1.1 汽车碰撞力学模型及基本算法
• 2.1.2 汽车碰撞模拟计算的有限元离散法
• 2.2 汽车碰撞模拟仿真软件简介
• 2.2.1 有限元分析软件的选用依据
• 2.2.2 ANSYS/LS-DYNA 软件介绍
• 2.2.3 ANSYS\LS-DYNA 显示动力分析的基本理论
• 2.3 本章小结
• 第三章 大客车静力及动力特性的有限元分析
• 3.1 大客车车身结构有限元模型的建立
• 3.1.1 车身结构有限元模型的简化
• 3.1.2 建模单元的选取
• 3.1.3 几何模型的建立
• 3.1.4 网格划分
• 3.2 工况分析
• 3.2.1 各工况评价标准
• 3.2.2 弯曲工况
• 3.2.3 扭转工况
• 3.2.4 紧急制动工况
• 3.3 模态分析
• 3.3.1 模态分析概述
• 3.3.2 模态分析数据
• 3.4 本章小结
• 第四章 大客车翻滚碰撞模拟仿真
• 4.1 大客车翻滚碰撞理论计算
• 4.1.1 大客车翻滚碰撞计算机模拟仿真中的有限元基本理论
• 4.1.2 大客车翻滚碰撞模拟中的结构单元及材料本构关系
• 4.1.3 时步长的控制算法及接触算法
• 4.2 大客车翻滚碰撞模型的建立
• 4.2.1 有限元模型处理
• 4.2.2 模拟仿真过程中的参数设置与控制
• 4.3 大客车翻滚碰撞模拟仿真试验
• 4.3.1 大客车翻滚碰撞仿真试验法规概述
• 4.3.2 大客车翻滚碰撞试验测试方法
• 4.3.3 大客车翻滚碰撞仿真试验计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 大客车翻滚碰撞性能研究及改进设计
• 5.1 仿真计算结果分析
• 5.1.1 车身结构变形及吸能分析
• 5.1.2 乘员生存空间分析
• 5.1.3 碰撞加速度分析
• 5.2 仿真结构设计与真实大客车翻车事故的对比评价
• 5.2.1 事故描述
• 5.2.2 碰撞模拟
• 5.2.3 改进设计
• 5.2.4 耐撞性能比较
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题研究总结
• 6.2 进一步工作的建议
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢