基于VPG的轿车侧面碰撞仿真研究

论文摘要

本论文按照GB 20071-2006的要求,对某轿车进行了完整的整车侧面碰撞仿真模拟,并且通过与试验结果进行比较,从试验车辆、移动变形壁障和侧面碰撞假人三个方面对仿真结果进行了定性和定量的分析。在某轿车有限元模型的建立过程中,研究总结出一系列整车建模的要领和技巧。综合考虑计算时间和计算精度,探索出侧面碰撞整车模型合理的网格划分密度,并提出了各种孔、圆角、凸缘和台阶的简化条件和简化方法,归纳了整车合理建模的步骤。以忠实于原车为建模原则,采用不同的单元来模拟车身的焊点、玻璃与车身的连接、车门与车身的连接、悬架与车身的连接等。仿真与试验对比结果表明,本文提出的技术方案确保了整车模型的真实性和实用性,为CAE技术在我国汽车产品开发中的应用提供了工程经验。从分析的内容和结果表明,本课题建立的汽车侧面碰撞计算机仿真模型能够较真实地再现试验结果,整车、移动变形壁障及侧碰假人模型基本正确,具有一定的工程应用价值,能够用于指导汽车结构的设计与改进。最后,依据试验和仿真结果,对该轿车车身提出了改进方案:通过加强汽车地板、门框和车门的刚度以减小汽车侧面碰撞时汽车的变形,确保乘员的生存空间;通过降低B柱的二次碰撞速度降低碰撞时对人体胸部的伤害。同时发现车身侧面的加强能减少碰撞对人体胸部、腹部和骨盆的伤害,但会增加对人体头部的伤害。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究目的和意义
• 1.2 国内外汽车碰撞仿真技术现状
• 1.2.1 汽车碰撞仿真的优越性
• 1.2.2 汽车碰撞仿真技术的工程应用
• 1.2.3 虚拟试验场（VPG）技术
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 移动变形壁障的建模与仿真
• 2.1 变形吸能块的结构形式
• 2.2 移动变形壁障有限元模型
• 2.2.1 模型结构
• 2.2.2 模型单元特性和材料
• 2.2.3 模型几何特性的修改
• 2.3 模型验证
• 2.3.1 验证试验方法
• 2.3.2 移动变形壁障变形刚度特性
• 2.3.3 验证试验仿真
• 2.3.4 仿真结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 假人有限元模型的验证
• 3.1 假人模型尺寸的校对
• 3.2 假人模型标定仿真
• 3.2.1 头部标定
• 3.2.2 肩部标定
• 3.2.3 腹部标定
• 3.2.4 骨盆标定
• 3.3 本章小结
• 第4章 整车有限元模型的建立
• 4.1 单元划分
• 4.1.1 单元划分的基本要点
• 4.1.2 单元大小要求
• 4.2 零件建模方法
• 4.2.1 划分单元
• 4.2.2 单元特性选取
• 4.2.3 材料模型的建立
• 4.3 车身模型
• 4.3.1 车身骨架模型
• 4.3.2 车门模型
• 4.3.3 发动机罩模型
• 4.3.4 行李仓盖模型
• 4.4 悬架模型的建立
• 4.4.1 前麦弗逊独立悬架模型
• 4.4.2 后纵臂扭转梁式独立悬架模型
• 4.5 轮胎模型的建立
• 4.6 座椅模型
• 4.7 动力总成模型
• 4.8 整车模型
• 4.8.1 整车模型的装配
• 4.8.2 整车模型的检查
• 4.9 本章小结
• 第5章 实车侧面碰撞计算机仿真
• 5.1 VPG/Safety 侧面碰撞仿真方法
• 5.2 侧面碰撞仿真模型
• 5.3 本章小结
• 第6章 试验数据与仿真结果的比较
• 6.1 实车的验证
• 6.1.1 车身变形
• 6.1.2 车身加速度
• 6.1.3 汽车运动
• 6.2 移动变形壁障的验证
• 6.2.1 吸能块变形
• 6.2.2 移动变形壁障减速度
• 6.3 假人伤害评价指标
• 6.4 本章小结
• 第7章 车身结构改进
• 7.1 车身结构改进
• 7.1.1 减少车身变形措施
• 7.1.2 降低二次碰撞速度措施
• 7.2 改进方案计算结果
• 7.3 本章小结
• 第8章 结论
• 8.1 主要研究成果
• 8.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT