轿车正面小重叠率碰撞安全性仿真研究

发布时间：2017-10-29 19:19

  本文关键词：轿车正面小重叠率碰撞安全性仿真研究

  更多相关文章： IIHS 正面小重叠碰撞 有限元仿真 耐撞性改进 低速碰撞

【摘要】：当今,车祸时时刻刻威胁每一个人的财产和生命安全,如今很多车型的正面碰撞测试成绩优秀,但在实际交通事故中表现却差强人意,乘员重伤或死亡不可避免。美国公路安全保险协会IIHS于2012年发布了25%重叠率的偏置碰撞测试,由此来希望引起车企对汽车小重叠率碰撞安全性的重视。本论文介绍了汽车碰撞仿真的基本理论,分析了显示时间积分方法在汽车碰撞仿真中广泛应用的原因,并针对显示时间积分中缩减积分单元和其带来的沙漏现象进行了阐述。此外还对显示时间积分的临界时间步长的算法及其控制进行了介绍。本论文以美国国家碰撞分析中心(NCAC)所公布的2010款Yaris整车有限元模型为研究对象,基于IIHS提出的正面25%重叠率碰撞测试为基础,搭建整车正面碰撞有限元模型,应用显示非线性有限元方法进行正面小重叠率碰撞仿真,求解出整车和关键部件变形、速度、加速度及能量变化情况。通过对仿真结果的分析可知,该工况下作为正面碰撞中最主要的吸能部件前纵梁与刚性壁障错开,这导致了乘员舱侵入量过大。本论文针对25%重叠率正面碰撞数值模拟结果提出了耐撞性改进方案:增加乘员舱周围相关部件的强度和在前围板上增加横梁作为横向传力通道。通过对改进前后模型仿真结果的门槛梁变形对比、门框挤压变形对比和前围板变形对比,可知该方案减少了乘员舱侵入量,证明了安全性改进方案的可行性。最后针对小重叠率碰撞工况进行了低速碰撞仿真,并根据仿真结果对车身前部、保险杠、吸能盒和前纵梁变形进行了分析,且均满足RCAR法规要求。
【关键词】：IIHS 正面小重叠碰撞 有限元仿真 耐撞性改进 低速碰撞
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.14
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题研究的背景9-11
• 1.2 正面小重叠碰撞研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 汽车被动安全性研究方法14-17
• 1.3.1 试验法14-16
• 1.3.2 数学解析法16-17
• 1.4 课题的研究内容和意义17-18
• 1.4.1 课题的研究内容17-18
• 1.4.2 课题研究的意义18
• 1.5 IIHS正面小重叠率碰撞试验介绍18-20
• 2 碰撞仿真的基本理论与软件介绍20-29
• 2.1 碰撞仿真的基本理论20-25
• 2.1.1 显示时间积分法21-22
• 2.1.2 单元积分和沙漏现象22-23
• 2.1.3 时间步长控制23-25
• 2.1.4 质量缩放25
• 2.2 相关软件介绍25-28
• 2.2.1 求解器LS-DYNA简介25-26
• 2.2.2 前后处理软件HyperWorks简介26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 3 整车碰撞有限元模型的建立29-48
• 3.1 整车有限元模型29-36
• 3.1.1 整车连接模拟方式介绍29-33
• 3.1.2 所用材料模型介绍33-35
• 3.1.3 接触设置35-36
• 3.2 整车模型有效性验证36-38
• 3.3 壁障有限元模型的建立38
• 3.4 正面 25%重叠率碰撞有限元模型的建立38-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 整车碰撞仿真结果分析48-60
• 4.1 碰撞仿真的有效性分析48-49
• 4.2 碰撞仿真能量分析49-51
• 4.3 整车变形分析51-54
• 4.4 门框挤压变形分析54-55
• 4.5 门槛梁变形分析55-56
• 4.6 前围板侵入量分析56
• 4.7 整车速度分析56-57
• 4.8 加速度分析57-59
• 4.8.1 整车加速度分析57-58
• 4.8.2 后排座椅处加速度分析58-59
• 4.9 本章小结59-60
• 5 安全性改进与低速碰撞仿真60-75
• 5.1 安全性改进方法60
• 5.2 具体改进内容60-63
• 5.2.1 相关部件加强60-62
• 5.2.2 增加横向传力通道62-63
• 5.3 耐撞性改进后的安全性分析63-68
• 5.3.1 整车变形对比63
• 5.3.2 门框挤压变形对比63-64
• 5.3.3 门槛梁变形对比64-65
• 5.3.4 前围板变形对比65-66
• 5.3.5 速度曲线对比66
• 5.3.6 加速度曲线对比66-68
• 5.4 低速碰撞仿真68-73
• 5.4.1 碰撞仿真的有效性68-69
• 5.4.2 仿真结果分析69-73
• 5.5 本章小结73-75
• 6 总结与展望75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-79
• 攻读硕士期间发表学术论文情况79-80
• 致谢80

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本文编号：1114329