基于MADYMO多刚体模型的微型汽车翻滚性能研究与优化

发布时间：2020-06-01 11:03

【摘要】：近年来,国内SUV、MPV保有量增长较快,微型汽车重特大安全事故多发,引起国内高度重视,公安部已将微车列入今后十年重点防控车型,将通过制定强制标准引导微车安全技术升级。2014年,中机中心在提交工信部的《关于面包车安全性法规梳理及提高其安全性的几点建议》中提出微车安全标准研究与立项。为应对翻滚相关标准出台,做好翻滚研究技术储备,对提升车企核心竞争力,有着重要意义。本文以某微车为研究对象,对翻滚碰撞涉及的试验方法、仿真、翻滚性能和优化算法进行探索。本课题主要开展以下几部分研究内容:(1)车辆翻滚试验方法探索:针对国内翻滚动态法规的缺乏,建立微车翻滚试验能力,以应对相关法规的实施。结合目前国内翻滚试验能力,对平台翻滚、螺旋翻滚、侧翻、顶压等进行目标车型摸底试验,最终确定本文研究采用平台翻滚试验方法。基于FMVSS 208法规,提出平台翻滚试验程序的改进方案,完善试验前整车配重,增加车身变形侵入量与关键结构运动参数测试内容。(2)微型汽车翻滚碰撞仿真分析研究:针对有限元仿真计算耗时长的缺点,以某微车为例,利用MADYMO软件建立精细化多刚体模型。将车身分为悬架系统、可变形上车身及刚性下车身,并提供各部分详细的建模方法,基于有限元仿真模型、悬架试验及轮胎冲击试验确定模型参数。利用顶压试验对上车身精细化模型进行校准,通过翻滚试验结果验证该MADYMO模型的精度。(3)翻滚性能影响规律与因素研究:根据试验与仿真结果,选取车辆质心最大翻转角、线速度最大值、角加速度最大值和翻滚圈数四种响应参数来反映车辆的翻滚性能。通过有限元与精细化多刚体联合仿真,进行单因素研究车身参数:质心高度、车身高度、车辆轮距及试验初始条件:平台角度、起翻初始速度、挡板高度、离地高度对翻滚性能的影响规律。针对翻滚试验出现翻滚滑行现象,研究表明:摩擦力因素是影响是翻滚过程出现滑行的主要因素。(4)车辆翻滚耐撞性优化:针对翻滚试验中车辆顶部和侧围侵入量过大的问题,通过分析顶部结构变形量、应力云图、力传递路径、比吸能确定A柱与前挡横梁为关键结构。通过拉丁抽样设计并改变有限元关键结构材料与厚度,提取M-θ关系曲线,赋予到精细化多刚体模型进行计算。提出目标车型顶部结构翻滚耐撞性优化方案,选取较优方案进行仿真验证计算,仿真优化效果显著。
【图文】：

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车按照 GB/T 17578 进行侧翻滚试验，但由于技术条件不成熟且即，短期内允许按照 GB 26134-2010 进行顶部抗压试验作为替代试验翻滚性能的研究已十分紧迫。16 年 9 月，为促进我国汽车翻滚事故研究进度，CATARC（天津多家主机厂与安全零部件供应商进行翻滚测试方法研究启动会，车企进行翻滚理论与试验研究，做好相关技术储备，以应对我国滚法规。2017 年 7 月，为加强国内外汽车碰撞及被动安全相关产作，，构建具有国际先进水平的汽车被动技术及标准法规体系，推动安全技术进步为宗旨，全国汽车标准化技术委员会在兰州组织车被动安全技术及标准法规国际研讨会”。5060

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2部结构强度中汽研是保在侧翻试验后剩余的生存空间足够安全。B 13螺旋翻滚天津中汽研A 1 否原法规仅规定试验中假人任何部位不得抛出窗外。本次试验为不带假人的翻滚试验，结果参考顶压试验标准（即顶盖位移≤ 127mm）；每侧至少有一车门可以正常开启。4平台翻滚重庆中汽研A 5B 3否C 1.1.2 国内试验方法介绍1）顶部抗压强度试验试验地点：天津中国汽车技术研究中心，试验器材：乘用车顶部强度试验，试验目的：顶部抗压强度法规即将更新，验证目标车型是否能够满足新版规，即 3 倍整备质量要求。顶压参考 GB 26134-2010 进行试验、驾驶员侧受压，验装置示意图见图 2，刚性块从侧面看其纵轴与水平面的角度为向下 5°，。横外倾角为水平面向下 25°（正视），刚性块前缘点与车顶最前点距离保持在54mm，误差不超过 10mm，图 2-1 为试验装置示意图。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U467.14

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