快速公交（BRT）客车的翻滚碰撞性能有限元分析

论文摘要

随着现代社会汽车保有量的迅速增长，随之产生的城市中心地带交通拥堵、空气质量恶化以及整体性的能源短缺等问题，使得越来越多的国家开始重视发展快速公交系统。快速公交（BRT）客车一般由两节车厢通过中间的铰接装置相连，由于客车长度大载员数量大，发生翻滚事故的后果将不堪设想。所以，对BRT客车进行车身结构强度和翻滚碰撞性能的研究就显得非常重要。本文论述了汽车翻滚碰撞性能研究的重要性和具体研究方法，分析了国内外研究现状并介绍了常用的安全法规。参照联合国欧洲经济委员会最新修订颁布的欧洲安全法规（ECE R66），采用有限元方法对某型BRT客车的翻滚碰撞试验进了计算机仿真模拟，并分析了车身结构尤其是顶部骨架结构的耐撞性能。本文主要包括以下几方面内容：（1）通过合理选择单元类型及网格划分，对车身结构进行简化，建立了规模适当的某BRT客车车身结构有限元模型。（2）按照国家标准中对顶部结构强度的相关要求，对某BRT客车的顶部结构以及底部铰接装置进行了强度校核。（3）分析并对比了不同截面以及不同壁厚立柱的耐撞性能，并对BRT客车的两组车身段进行了耐撞性分析，为客车结构的改进设计提供依据。（4）按照欧洲安全法规（ECE R66），对BRT客车在不同速度条件下发生翻滚碰撞的过程进行了计算机模拟仿真，分析了车身结构尤其是顶部骨架结构的耐撞性能。（5）对BRT客车翻滚碰撞模拟仿真结果进行分析，对车辆骨架的薄弱部分进行了一系列的改进设计，使得本文所研究的BRT客车的翻滚结构安全性很好的满足了ECE R66法规的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 汽车翻滚碰撞安全法规
• 1.2.1 FMVSS208 翻滚试验
• 1.2.2 FMVSS216 车顶抗压强度
• 1.2.3 ECE R66 车身上部结构强度试验
• 1.3 汽车翻滚碰撞仿真技术研究
• 1.4 国内外汽车翻滚研究现状
• 1.4.1 国外车辆翻滚的研究情况
• 1.4.2 国内车辆翻滚的研究情况
• 1.5 本课题主要研究内容及研究意义
• 1.6 本章小结
• 第2章 汽车翻滚碰撞模拟仿真软件介绍及有限元算法理论基础
• 2.1 翻滚碰撞仿真基本软件简介
• 2.1.1 VPG 简介
• 2.1.2 LS-DYNA 简介
• 2.2 翻滚碰撞有限元算法基本理论
• 2.2.1 汽车翻滚碰撞有限元求解控制方程
• 2.2.2 翻滚碰撞-接触界面算法
• 2.2.3 时间积分算法与时间步长控制
• 2.2.4 虚功原理求解
• 2.3 本章小结
• 第3章 BRT 客车有限元模型建立与顶部强度校核
• 3.1 LCK6180G 快速公交（BRT）客车简介
• 3.2 BRT 客车车身有限元模型的建立
• 3.2.1 BRT 客车车身几何模型的建立
• 3.2.2 建模单元选择
• 3.2.3 网格划分
• 3.2.4 客车有限元模型
• 3.3 客车车身顶部强度校核
• 3.4 本章小结
• 第4章 BRT 客车车身立柱耐撞性研究
• 4.1 车身立柱耐撞性分析
• 4.1.1 车身立柱截面形状影响
• 4.1.2 车身立柱材料厚度的影响
• 4.2 车身段耐撞性分析
• 4.2.1 车身段一的耐撞性分析
• 4.2.2 车身段二的耐撞性分析
• 4.2.3 车身中间车身段的耐撞性分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 BRT客车翻滚碰撞模拟仿真
• 5.1 BRT 客车翻滚碰撞概述
• 5.1.1 客车侧翻概念及分类
• 5.1.2 客车翻滚碰撞事故的主要因素
• 5.2 BRT 客车理论翻滚侧倾角度的计算
• 5.3 BRT 客车翻滚有限元模型
• 5.3.1 建模单元选择
• 5.3.2 材料选取与属性
• 5.3.3 轮胎模型的处理
• 5.3.4 BRT 客车翻滚有限元模型
• 5.4 BRT 客车翻滚碰撞模拟计算
• 5.4.1 边界条件设定
• 5.4.2 接触的定义
• 5.4.3 仿真模拟参数设定
• 5.5 翻滚仿真计算结果分析
• 5.6 车身骨架变形分析
• 5.6.1 车身立柱变形
• 5.6.2 乘员生存空间分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 BRT 客车改进设计与翻滚碰撞性能研究
• 6.1 车型改进设计
• 6.2 车型改进设计后车身骨架变形分析
• 6.2.1 车身立柱变形
• 6.2.2 乘员生存空间分析
• 6.3 改进前后能量变化分析
• 6.3.1 整车模型能量变化分析
• 6.3.2 左右侧围能量变化分析
• 6.3.3 上下部车身能量变化分析
• 6.4 改进前后加速度分析
• 6.5 碰撞接触力分析
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 课题研究内容总结
• 7.2 进一步工作的建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢