货车驾驶室摆锤碰撞安全性研究

论文摘要

近几年来，随着公路运输对高速、重载的要求不断增加，商用车(卡车)的被动安全性问题也日益突出。在商用车正面碰撞时，产生碰撞区域的薄壁金属构件是最重要的变形吸能部件，如商用车的前围板和前面罩等覆盖件、侧围覆盖件、地板及其纵梁等。商用车的前部吸能区域由于太窄不能在有限的变形范围内吸收足够的能量，将会导致发动机及其附件侵入乘员舱，增加乘员的损伤风险；同时，如果连接商用车驾驶室与车架的支架强度和刚度太大，驾驶室在碰撞过程中不能向后移动，驾驶室的变形就会很大，支架可能也会破坏，不能提供驾驶室可靠的支撑。因此，如何在商用车前部吸能空间有限的情况下，进一步改善前碰撞安全性能值得进一步的研究。本文提出了改进驾驶室安全性的两种方法：1、利用可伸缩保险杠吸能装置扩展吸能空间；2、设计了驾驶室可错位悬置结构。方法一将变形吸能空间拓展到车体外部，达到增加碰撞变形长度，延长碰撞时间历程的目的。方法二设计了一种可错位的悬置结构来连接驾驶室和车架，将驾驶室底部纵梁上面开设螺栓导槽，当驾驶室受到碰撞时，驾驶室底部纵梁与悬架支撑板之间产生摩擦也可以吸收一定的能量。采用商用车驾驶室摆锤实验方案，分别研究了上述两种方案对商用车驾驶室正面碰撞性能的影响。设计了可伸缩吸能装置的样件。建立并验证了货车驾驶室的有限元模型，对可伸缩保险杠吸能装置和可错位悬置结构在摆锤试验中的碰撞响应做了仿真研究。论文的研究表明，该可伸缩吸能装置能够有效的减小驾驶室最大侵入量，乘员的生存空间有了明显增加；驾驶室吸收的能量也明显增加，也就是说转移到驾驶室和乘员身上的能量减少了。另外，安装可错位悬置结构的驾驶室和车架之间的相对位移有所增加，而驾驶室的相对挤压变形有所降低。可错位结构可以对平头商用车驾驶室乘员提供很好的保护作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车碰撞被动安全性研究的内容和方法
• 1.2 商用车驾驶室安全性研究现状
• 1.3 商用车驾驶室安全性法规及试验方法介绍
• 1.4 本论文的主要内容
• 第2章 货车驾驶室建模
• 2.1 有限元模型建立过程
• 2.1.1 有限元建立方法
• 2.1.2 有限元建模软件
• 2.1.3 驾驶室有限元模型网格划分
• 2.1.4 焊点连接
• 2.1.5 材料模型
• 2.1.6 碰撞-接触界面定义
• 2.1.7 有限元模型
• 2.2 驾驶室模型摆锤实验验证
• 2.2.1 驾驶室摆锤实验
• 2.2.2 驾驶室摆锤碰撞仿真
• 2.3 本章小结
• 第3章 货车驾驶室碰撞安全性改进
• 3.1 可伸缩保险杠吸能装置
• 3.1.1 设计原理
• 3.1.2 气压推动吸能装置
• 3.1.3 气压推出过程实验
• 3.1.4 可伸缩吸能装置的应用
• 3.2 可错位悬置结构
• 3.2.1 结构设计
• 3.2.2 摆锤碰撞仿真
• 3.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢