乘用车正面抗撞性设计方法研究

论文摘要

本文通过实际参与道路交通事故调查,利用对车辆在实际交通事故中的碰撞类型的模拟分析,提取车辆结构的碰撞特征值,应用于车辆概念设计开发过程。在产品概念设计阶段应用MADYMO和CAE相结合的方法,对车辆正面抗撞性进行概念设计,实现车辆前端结构断面参数概念阶段的参数提取,并实现初步的能量管理。在产品详细设计阶段,针对不同的正面碰撞形式(低速、高速40%ODB、100%刚性墙)对车辆前端结构(保险杠骨架、碰撞缓冲器和前纵梁)进行阶段性设计和分析方法研究;实现了多目标多参数的优化控制。对40%ODB碰撞模式下保险杠骨架断裂现象进行了剖析,通过模拟分析提出了相关的解决途径和方法,并通过整车试验进行了验证。运用简单的CAE模型,实现了车辆前端结构对正面安全气囊不起爆和起爆阈值的预判断。阐述了前端结构对正面安全气囊不起爆速度阈值的影响,实现了乘员约束系统前期的过程控制。建立了乘用车正面碰撞乘员约束系统性能设计的一般方法,阐述了正面碰撞乘员约束系统性能控制的一般原则;本文从实际道路交通事故调查到乘用车产品概念设计,再到车辆前端结构分阶段多工况设计和分析,最后到正面碰撞乘员约束系统性能设计,实现了对乘用车车身结构正面抗撞性和乘员约束系统性能设计的控制。本文所研究的方法初步形成了乘用车正面抗撞性的碰撞控制逻辑、判断逻辑和结构设计准则,为实现乘用车被动安全性能控制提供了切实可行的方法和依据,并对国产汽车自主开发企业乘用车被动安全性的开发设计有重要的借鉴意义。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车安全性与相关标准
• 1.1.1 汽车安全性
• 1.1.2 欧洲、美国及中国法规
• 1.2 国内外被动安全研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 道路交通事故调查
• 2.1 道路交通安全状况分析
• 2.1.1 国外道路交通安全状况
• 2.1.2 我国道路交通安全状况
• 2.2 交通事故调查
• 2.3 交通事故调查的统计结果
• 2.3.1 实际事故中乘用车碰撞形式
• 2.3.2 车辆碰撞损坏部位
• 2.4 车辆在实际交通事故中车体的碰撞特性分析
• 2.5 小结
• 第3章 车辆正面抗撞性概念设计
• 3.1 结构耐撞性目标的设定
• 3.1.1 基于结构－约束系统性能综合优化的G1-G2 目标设定
• 3.1.2 基于对标分析的G1-G2 目标设定
• 3.2 对标参数的选择
• 3.3 MADYMO 对车辆前端结构概念模型的求解和多方案分析比较
• 3.4 MADYMO 分析结果中各断面刚度的提取
• 3.5 各断面尺寸特征的确定
• 3.6 FEM 对车辆前端结构概念模型的验证
• 3.7 能量管理
• 3.8 小结
• 第4章 车辆前端结构抗撞性设计
• 4.1 保险杠骨架抗撞性设计
• 4.1.1 保险杠骨架抗撞性设计
• 4.1.2 保险杠骨架断裂现象的消除
• 4.1.3 保险杠骨架抗撞性设计原则
• 4.2 碰撞缓冲器抗撞性设计
• 4.2.1 碰撞缓冲器抗撞性设计
• 4.2.2 碰撞缓冲器抗撞性设计原则
• 4.3 前纵梁设计抗撞性设计
• 4.3.1 整车碰撞曲线与前纵梁设计的关系
• 4.3.2 碰撞区域的划分及载荷分布的合理性
• 4.3.3 前纵梁抗撞性设计
• 4.3.4 前纵梁设计抗撞性设计原则
• 4.4 小结
• 第5章 前端结构对正面安全气囊不起爆速度阈值的影响
• 5.1 安全气囊起爆速度阈值确定的一般原则
• 5.2 某车前端结构在安全气囊起爆速度阈值临界状态下的碰撞特性
• 5.3 安全气囊不起爆速度的阈值确定
• 5.4 前端结构可压缩空间对安全气囊不起爆速度阈值的影响
• 5.5 前端结构采用不同刚度材料对安全气囊不起爆速度阈值的影响
• 5.6 小结
• 第6章 乘员约束系统性能设计
• 6.1 车辆碰撞减速度波形拟合方法
• 6.1.1 初始减速度非零的波形拟合方法
• 6.1.2 初始减速度为零的波形拟合方法
• 6.2 约束系统模块
• 6.2.1 安全气囊系统
• 6.2.2 安全带
• 6.2.3 座椅
• 6.3 乘员约束系统简化模型
• 6.4 乘员约束系统性能设计
• 6.4.1 车体与约束系统参数定义
• 6.4.2 约束系统参数分解
• 6.4.3 约束系统参数优化
• 6.4.4 车体参数分解
• 6.4.5 试验与分析结果对比
• 6.5 乘员约束系统的综合性能匹配矩阵
• 6.5.1 正面非正常坐姿（Due Care）
• 6.5.2 正面离位坐姿OOP（Out of Position）
• 6.5.3 正面碰撞匹配矩阵
• 6.6 小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻博期间发表的学术论文及专利
• 主持或参加的科研课题及获奖情况
• 摘要
• ABSTRACT