不同质心位置皮卡车正面碰撞事故分析

论文摘要

随着汽车工业和交通运输业的高速发展,道路交通事故已成为全球性的公害,使得汽车事故再现的研究尤为迫切和必要。在交通事故中,汽车碰撞事故是最严重、危害最大的事故,它在瞬间完成,很多细节无法凭直觉了解,因此对汽车碰撞事故进行全面、系统的研究成为迫在眉睫的研究课题,也是正确分析和处理交通事故的理论基础。在交通事故鉴定中,最困难的就是确定肇事机动车的车速。解决车速问题唯一可靠的方法,是在现场及时搜集充分的证据,然后对这些证据进行细致的分析,得出科学的结论。其中,根据汽车碰撞变形量来推算碰撞前车速是事故分析中比较常用的方法之一。本文首先简单介绍了汽车碰撞试验、人工测算和分析推断、有限元仿真模拟三种汽车碰撞事故再现的方法,简述了三者的涵义、原理和应用领域。并对目前如何利用汽车撞压变形量计算汽车碰撞前车速的方法做了简要的概述,并分析了方法中存在的缺陷。通过分析比较,决定以弹道方程作为本文分析的基础。针对某款皮卡车与刚性墙的正面碰撞过程的仿真,对车体模型进行了合理的简化和有限元网格的划分,选择了合适的各部件单元类型、接触类型及焊点连接方式,模拟了该车在10个不同质心位置情况下分别以50km/h和72km/h的速度碰撞刚性墙,建立了汽车碰撞有限元模型。分析了汽车变形、各重要部件能量吸收和碰撞车速随质心位置的变化规律。通过分析比较,我们发现,质心位置对弹道方程和事故车速的计算都有一定的影响,不考虑质心位置得出的事故分析车速将会降低事故分析的准确性。因此,研究质心位置对事故分析的影响,将对分析解决疑难事故起到十分重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车事故工程的主要研究方法
• 1.2.1 汽车碰撞试验
• 1.2.2 理论测算和分析推断
• 1.2.3 有限元仿真模拟
• 1.3 汽车碰撞事故国内外研究现状
• 1.3.1 汽车碰撞事故的国外研究现状
• 1.3.2 汽车碰撞事故的国内研究现状
• 1.4 本文研究的目的和主要内容
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本文主要创新点
• 2 利用撞压变形量求解汽车碰撞前速度的方法研究
• 2.1 碰撞力学为基础的动力学方程
• 2.1.1 碰撞理论基础
• 2.1.2 汽车正面碰撞的有效模型
• 2.1.3 正面碰撞前后速度
• 2.2 刚度分析法
• 2.3 分析方法中存在的缺陷
• 2.4 本章小结
• 3 动态显式非线性有限元数值模拟的基本理论
• 3.1 有限元分析方法
• 3.2 动态显式解法基础
• 3.2.1 运动方程
• 3.2.2 动量守恒方程
• 3.2.3 质量守恒方程
• 3.2.4 能量守恒方程
• 3.3 时间积分与步长控制
• 3.4 沙漏控制
• 3.5 碰撞接触界面算法
• 3.6 本章小结
• 4 皮卡车有限元模型的建立
• 4.1 皮卡车有限元模型的建模平台
• 4.2 汽车有限元模型的建立
• 4.2.1 网格形式的选取
• 4.2.2 单元长度的选择
• 4.2.3 网格划分
• 4.2.4 单元的检查及优化
• 4.2.5 材料模型
• 4.2.6 接触处理
• 4.2.7 焊点模拟
• 4.3 本章小结
• 5 不同质心位置下的汽车正面碰撞刚性墙仿真分析
• 5.1 质心位置的确定
• 5.2 边界条件和求解控制条件
• 5.3 仿真结果分析
• 5.3.1 模型验证
• 5.3.2 整车的变形分析
• 5.3.3 碰撞能量结果分析
• 5.3.4 整车的碰撞速度分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢