车体侧面撞击变形与吸能特性研究

论文摘要

随着我国汽车保有量的激增,道路交通事故已成为一大社会问题。汽车被动安全性问题已成为人们研究的热点。近来,汽车侧面碰撞事故较多,汽车侧面是车体中强度较薄弱的部位,侧面碰撞缓冲区较小,车体吸能的能力较弱。因此,开展汽车侧面碰撞安全性研究具有重要意义。2006年7月,我国政府出台了侧面碰撞方面的安全法规,推动了侧面碰撞方面的研究。本文以非线性有限元理论为基础,对车体侧面碰撞仿真进行研究,得到非线性有限元分析的仿真算法,探讨非线性有限元建模和模拟计算过程中各控制参数的选择问题。首先将车门从整车模型中独立出来进行侧面碰撞的研究,根据侧面碰撞国家法规,进行了车门结构性能分析,建立车门的有限元模型,并参照相应法规对其进行侧面碰撞的模拟,以获得侧面碰撞仿真的算法,为汽车侧面碰撞的研究拓展思路,为整车侧面碰撞性能的仿真研究奠定基础。然后,参照我国C-NCAP对于车体侧面碰撞的规定,进行整车侧面碰撞研究。按照法规的要求及验证试验的方法,对移动变形壁障的变形性能和吸能特性进行了检验使其达到法规要求。借助车门碰撞分析的方法,建立适合于侧面碰撞的车身有限元模型,选择各部件单元类型、材料属性、接触类型及焊点连接方式。对碰撞模拟中的摩擦和沙漏控制等方面进行研究。对车体的变形与吸能特性进行研究,得到碰撞变形量,变形吸收的能量与碰撞初速度的关系曲线,与理论曲线对比,验证其方法的正确性,总结出车体的侧面碰撞规律,为交通事故处理提供重要的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车被动安全性研究的意义
• 1.2 汽车车体侧面碰撞研究的意义
• 1.3 汽车车体侧面抗撞性的研究
• 1.3.1 汽车侧面抗撞性研究的现状
• 1.3.2 汽车侧面抗撞性研究的方法
• 1.4 本文课题背景和研究内容
• 第2章 车体薄壳单元有限元算法
• 2.1 侧面撞击中的有限元算法
• 2.1.1 物体的构形描述
• 2.1.2 运动微分方程
• 2.1.3 碰撞过程空间有限元离散化
• 2.2 Blytschko-Tsay 薄壳单元理论
• 2.3 本章小结
• 第3章 轿车车门碰撞模拟实现
• 3.1 车门有限元建模
• 3.1.1 单元的选取
• 3.1.2 部件参数和材料模型的定义
• 3.1.3 网格的划分
• 3.2 车门侧面碰撞初始条件的设定
• 3.3 车门侧面碰撞模拟结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 移动变形壁障模型的验证及车体侧面碰撞仿真分析
• 4.1 移动变形壁障模型的验证
• 4.2 车体侧面碰撞仿真分析
• 4.2.1 整车有限元模型的建立
• 4.2.2 单元类型选择
• 4.2.3 网格单元划分
• 4.2.4 部件有限元模型
• 4.2.5 材料模型的定义
• 4.2.6 沙漏控制
• 4.2.7 整车模型的装配
• 4.3 侧面碰撞有限元模型
• 4.4 侧面碰撞结果分析
• 4.4.1 汽车的运动情况
• 4.4.2 车身变形情况
• 4.5 侧面碰撞变形量及吸收的能量与碰撞初速度的关系
• 4.6 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