事故车辆塑性变形三维重建与有限元塑性能计算研究

发布时间：2020-05-23 13:41

【摘要】：随着我国汽车保有量的快速增长,全国道路交通安全事故数量也呈上升趋势。在实际的道路交通安全事故中,由于事故车辆现场易破坏和运动轨迹难以测量,要想以此条件较为准确的对车辆的碰撞事故进行再现分析并获取碰撞前的车速是非常困难的,所以通过计算事故车辆的塑性变形能来获取车速是一种重要方法。但是传统的计算事故车辆塑性变形能的方法有着变形数据测量上工作量大;测量数据仅限于二维数据;计算过程中刚度不再改变等局限性。本研究将主要针对这些局限性,通过图像三维重构技术获取事故车辆变形数据,结合有限元分析模型,采用增量法处理结构的塑性变形问题,实现车辆变形结构的塑性变形能的有限元计算。从而解决低、中速碰撞事故中车辆结构一般仅在车身、车门、前后围等刚度较小部位产生塑性变形的塑性能求解。本文首先针对传统方法获取车身变形数据较为困难的问题,利用三维重建来获取变形车辆表面的模型。在图像三维重建理论的基础上,通过采集不同角度的实车车门照片,利用MATLAB平台,编程实现了某微型车车门的三维重构,得到了变形车门的三维模型。之后将三维重建技术与传统法对接,以此重建模型,获得了车门塑性变形后的残余变形量,通过查阅该车型的碰撞刚度系数,以传统方法计算出了变形车门的塑性变形能。同时利用激光扫描仪获取变形数据,对三维重建获取的变形数据的测量结果,以及结合传统方法的塑性变形能计算结果进行了准确性验证。第三,针对传统碰撞车辆塑性变形能计算方法中,材料刚度等数据需借助国外数据库,且传统法采用的变形量数据为二维数据,刚度为定值计算结果误差较大。本文尝试开展了通过有限元计算事故车辆塑性能的方法研究,即建立适用于车身实际情况的三角壳单元,在MATLAB平台上,自编有限元程序实现了节点力计算、刚度阵计算,结合材料的拉伸实验数据,采用增量法解决材料非线性问题,该方法采用的变形数据为三维数据,且刚度值会合理改变,对传统方法的局限性进行改进。最后,通过对专门订制试件在MTS动力环境模拟系统上进行的模拟加载试验,利用三维重建技术获得了试件的变形数据,再结合有限元计算程序,计算出了试件的塑性变形能。为了验证计算结果的正确性,利用hyperworks对试件进行了仿真分析,经对比,两者相差为14.49%,说明基于图像三维重构技术结合变形结构有限元计算是一种实现车辆中、低速碰撞事故再现分析和塑性能计算的相对快捷简单准确的方法。
【图文】：

道路交通危害预测

事故车辆塑性变形三维重建与有限元塑性能计算研究

线弹性常刚度模型
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.31

【参考文献】