基于侧翻安全性的客车骨架设计研究

论文摘要

客车道路交通事故主要包括侧翻、正碰、侧碰和追尾,其中侧翻碰撞尤为严重,由侧翻所造成的群死群伤特大交通事故时常发生。因此,研究客车的侧翻安全性,对改进客车的安全性能、降低交通事故的死伤人数、减小交通事故的经济损失具有重要的意义。客车骨架对客车的侧翻安全性影响很大,侧翻过程中客车骨架侵入乘员生存空间并和乘员发生剧烈碰撞是造成乘员死伤的最主要的原因。针对以上问题,本文以宇通客车股份有限公司某客车的侧翻安全性设计为例,阐述了基于侧翻安全性的大客车车体骨架设计流程,探讨了封闭环、窗立柱截面形态、结构壁厚、材料等因素对客车侧翻安全性的影响,提出了基于侧翻安全性的客车骨架设计方法。本文的具体研究内容如下:1)总结分析了我国客车交通事故安全现状,引出了我国客车侧翻安全性研究的重要性及迫切性,并提出了基于侧翻安全性的大客车车体骨架设计思路。2)以宇通客车股份有限公司某客车的侧翻安全性设计为例,采用板壳和实体混合单元建立了大客车车身骨架的有限元模型。并通过对模型和实车的模态分析、弯曲刚度分析及弯曲刚度实验,验证了所建模型是可靠性和有效的,为进一步的客车侧翻分析奠定了模型基础。3)阐述了客车侧翻碰撞相关的有限元仿真理论及建模方法,在经过验证的客车有限元模型的基础上,建立了包括生存空间和假人头部模型在内的整车侧翻有限元模型,并对其侧翻过程进行了采用了动态模拟和评价,结果表明本文所建客车模型无论是在车体变形还是在假人头部加速度方面都是不合格的。4)研究并总结了客车耐侧翻碰撞的相关理论,提出了客车侧翻安全设计的具体改进建议,并对各改进方法在车体结构中的应用对其侧翻安全性的影响作了具体分析和评价,结果表明封闭环的使用、窗立柱截面形态的优化、结构壁厚的增加以及材料力学性能的提高可以在很大程度上提高客车的抗侧翻碰撞安全性,最后应用以上改进措施对原整车模型作相应改进设计,结果表明改进设计是合理而且有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 客车侧翻安全性试验及评价指标
• 1.3.1 客车侧翻试验概述
• 1.3.2 客车侧翻试验相关参数的确定
• 1.3.3 客车侧翻安全性评价指标
• 1.4 本文研究内容和方法
• 第二章 客车骨架有限元模型的建立和验证
• 2.1 客车骨架有限元建模
• 2.1.1 几何模型的建立
• 2.1.2 有限元模型的建立
• 2.2 模态分析
• 2.2.1 模态仿真计算
• 2.2.2 模态结果分析
• 2.3 弯曲刚度分析
• 2.3.2 弯曲刚度仿真计算
• 2.3.3 弯曲刚度结果分析
• 2.4 弯曲刚度试验
• 2.5 本章小结
• 第三章 客车侧翻碰撞有限元仿真及结果分析.
• 3.1 客车侧翻碰撞有限元仿真理论
• 3.1.1 物体变形过程的描述
• 3.1.2 控制方程
• 3.1.3 单元积分和沙漏控制
• 3.1.4 时间积分和时间步控制
• 3.2 客车侧翻碰撞有限元仿真
• 3.2.1 有限元模型的建立
• 3.2.2 接触定义
• 3.2.3 载荷及约束设置
• 3.2.4 输出信息设置
• 3.2.5 时步及沙漏控制
• 3.2.6 仿真计算
• 3.3 仿真结果分析及评价
• 3.3.1 车体变形分析
• 3.3.2 加速度分析
• 3.3.3 能量分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 客车侧翻安全性改进设计
• 4.1 薄壁结构的耐撞性概述
• 4.2 侧翻安全性影响因素分析
• 4.2.1 初始车身段模型侧翻安全性分析
• 4.2.2 封闭环对客车侧翻安全性的影响
• 4.2.3 截面形态对客车侧翻安全性的影响
• 4.2.4 壁厚环对客车侧翻安全性的影响
• 4.2.5 材料形态对客车侧翻安全性的影响
• 4.3 整车模型改进设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢