模拟车辆底部爆炸工况的小腿冲击装置研究
发布时间：2021-02-11 12:47
对整车的有限元仿真简化建立了防护车辆遭遇底部爆炸时车内乘员小腿损伤局部等效模型,验证了其可行性;分析了对于乘员小腿力,地板加速度的等效性质;通过实物试验以及有限元仿真验证了小腿损伤试验台的合理性。结果表明,小腿损伤模拟试验台能够用于研究爆炸环境下乘员小腿受冲击情况,对防护型车辆乘员安全的保护设计提供了经济有效的试验支撑。
【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
假人下胫骨轴向力曲线
整车仿真模型总计零部件part数量752个，单元数量280.5万，调整计算时间步长4e-7s，单个计算30 ms时长模型约需40～50 h。为了缩短计算时间，并且本文重点研究对象是假人小腿损伤情况，并不考虑车体的状况，在此提出局部等效模型。俞彤[12]对等效模型的可行性进行过探究，将整车地板划分成360块施加相应的加速度，慢慢缩小地板尺寸，最后发现赋予加速度的地板尺寸缩小到能够覆盖脚掌及座椅安装点时，即大约700 mm×700 mm的大小，得到的假人下胫骨轴向力与整车仿真的输出有较好的一致性。另外根据实际情况，防护车辆遭遇底部地雷爆炸时，车内乘员下肢受到的冲击作用仅来源于和脚底接触的车辆地板，所以可以从整车中提取地板，座椅及假人系统作为等效模型，如图3。等效模型边界为座椅的安装点加速度输入和地板的加速度输入。按照整车条件，输入应为地板处2 076个节点和座椅梁连接处96个节点的加速度或者速度历程，即需要2 172个曲线的输入。这样庞大的数据量输入既浪费时间也不够精简，很不现实。所以在这里从整车有限元仿真结果中提取地板part的平均加速度曲线，如图4。由于座椅安装点的加速度输入相较于地板加速度偏小，并且对本文关注点假人下肢胫骨轴向力影响不大，所以可以忽略不计。
等效模型边界为座椅的安装点加速度输入和地板的加速度输入。按照整车条件，输入应为地板处2 076个节点和座椅梁连接处96个节点的加速度或者速度历程，即需要2 172个曲线的输入。这样庞大的数据量输入既浪费时间也不够精简，很不现实。所以在这里从整车有限元仿真结果中提取地板part的平均加速度曲线，如图4。由于座椅安装点的加速度输入相较于地板加速度偏小，并且对本文关注点假人下肢胫骨轴向力影响不大，所以可以忽略不计。因此对提取的局部模型施加的边界条件为:在地板处施加图4所示的从整车仿真中提取的地板平均加速度，在座椅安装点处施加六个自由度的约束，计算时长为30 ms，所需计算时间为5～6 h。局部模型假人下胫骨轴向力的计算曲线和与整车模型仿真曲线，如图5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响[J]. 俞彤,王显会,周云波,曾斌,王璜. 科学技术与工程. 2018(21)
[2]爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析[J]. 李昊,李大禹,鲁超,王显会,王景景. 科学技术与工程. 2017(29)
[3]爆炸冲击载荷下乘员小腿伤害评价指标的对比分析[J]. 许述财,黄杨,付海龙,王戈,张金换. 汽车安全与节能学报. 2016(04)
[4]帕累托最优在车辆底部防护结构设计中的应用研究[J]. 魏然,王显会,周云波,王良模,郑雅丽. 兵工学报. 2015(06)
[5]基于Lagrange、ALE和SPH算法的接触爆炸模拟计算[J]. 李利莎,谢清粮,郑全平,张洪海,杜建国. 爆破. 2011(01)
[6]反美武装的首选武器——简易爆炸装置[J]. 王雄高. 国外坦克. 2007(07)
硕士论文
[1]侧面爆炸环境下车身结构优化设计研究[D]. 彭兵.南京理工大学 2017
本文编号：3029135
【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
假人下胫骨轴向力曲线
整车仿真模型总计零部件part数量752个，单元数量280.5万，调整计算时间步长4e-7s，单个计算30 ms时长模型约需40～50 h。为了缩短计算时间，并且本文重点研究对象是假人小腿损伤情况，并不考虑车体的状况，在此提出局部等效模型。俞彤[12]对等效模型的可行性进行过探究，将整车地板划分成360块施加相应的加速度，慢慢缩小地板尺寸，最后发现赋予加速度的地板尺寸缩小到能够覆盖脚掌及座椅安装点时，即大约700 mm×700 mm的大小，得到的假人下胫骨轴向力与整车仿真的输出有较好的一致性。另外根据实际情况，防护车辆遭遇底部地雷爆炸时，车内乘员下肢受到的冲击作用仅来源于和脚底接触的车辆地板，所以可以从整车中提取地板，座椅及假人系统作为等效模型，如图3。等效模型边界为座椅的安装点加速度输入和地板的加速度输入。按照整车条件，输入应为地板处2 076个节点和座椅梁连接处96个节点的加速度或者速度历程，即需要2 172个曲线的输入。这样庞大的数据量输入既浪费时间也不够精简，很不现实。所以在这里从整车有限元仿真结果中提取地板part的平均加速度曲线，如图4。由于座椅安装点的加速度输入相较于地板加速度偏小，并且对本文关注点假人下肢胫骨轴向力影响不大，所以可以忽略不计。
等效模型边界为座椅的安装点加速度输入和地板的加速度输入。按照整车条件，输入应为地板处2 076个节点和座椅梁连接处96个节点的加速度或者速度历程，即需要2 172个曲线的输入。这样庞大的数据量输入既浪费时间也不够精简，很不现实。所以在这里从整车有限元仿真结果中提取地板part的平均加速度曲线，如图4。由于座椅安装点的加速度输入相较于地板加速度偏小，并且对本文关注点假人下肢胫骨轴向力影响不大，所以可以忽略不计。因此对提取的局部模型施加的边界条件为:在地板处施加图4所示的从整车仿真中提取的地板平均加速度，在座椅安装点处施加六个自由度的约束，计算时长为30 ms，所需计算时间为5～6 h。局部模型假人下胫骨轴向力的计算曲线和与整车模型仿真曲线，如图5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响[J]. 俞彤,王显会,周云波,曾斌,王璜. 科学技术与工程. 2018(21)
[2]爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析[J]. 李昊,李大禹,鲁超,王显会,王景景. 科学技术与工程. 2017(29)
[3]爆炸冲击载荷下乘员小腿伤害评价指标的对比分析[J]. 许述财,黄杨,付海龙,王戈,张金换. 汽车安全与节能学报. 2016(04)
[4]帕累托最优在车辆底部防护结构设计中的应用研究[J]. 魏然,王显会,周云波,王良模,郑雅丽. 兵工学报. 2015(06)
[5]基于Lagrange、ALE和SPH算法的接触爆炸模拟计算[J]. 李利莎,谢清粮,郑全平,张洪海,杜建国. 爆破. 2011(01)
[6]反美武装的首选武器——简易爆炸装置[J]. 王雄高. 国外坦克. 2007(07)
硕士论文
[1]侧面爆炸环境下车身结构优化设计研究[D]. 彭兵.南京理工大学 2017
本文编号：3029135
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