基于正面小重叠率碰撞的车辆结构仿真分析研究

发布时间：2017-07-18 12:26

  本文关键词：基于正面小重叠率碰撞的车辆结构仿真分析研究

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【摘要】：汽车碰撞安全是车辆安全性测试评价的强制指标,也是保障驾乘人员生命和财产的重要保障。随着中国汽车保有量的不断增加,汽车碰撞事故也不断增加。交通安全事故对我国经济、家庭及财产安全造成了巨大的损害。根据对交通事故的分析研究,中国新车评价规程(C.NCAP)出台了100%正面碰撞测试、40%偏置碰撞测试、侧面碰撞测试及鞭打测试来强制规范新车上市。近期美国高速公路安全保险协会(IIHS)根据最新的事故统计,发现正面偏置小区域撞击导致的死亡率较高,因此提出了严苛的小重叠率碰撞测试规则。在国内,对小重叠率碰撞的研究相对较少,因此本文根据小重叠率碰撞规则对某款带假人的整车模型进行有限元仿真研究。本文通过Hyperwork修改和改进了小重叠率碰撞整车有限元模型;并且运用Ls.Prepost软件对驾驶员假人进行定位于调姿;接着运用Hypermesh建立了小偏置刚性壁障、安全带及气囊并与假人整车进行匹配。再者对整车有限元模型进行预处理、边界条件控制和输出控制,最终建立了带标准假人的轿车小重叠率碰撞模型,后运用LS.dyna有限元仿真软进行求解。通过对整车小重叠率碰撞仿真结果,分析碰撞过程中整车的运动状态、整车后地板加速度变化情况、前围板的变形情况、小重叠率碰撞规定结构点的入侵量、驾驶员头颈部损伤情况、胸部损伤情况及下肢损伤情况。通过对求解的车身数据和假人数据进行整理和分析,发现整车前期吸能不足,导致碰撞后期能量过大,对乘员舱的入侵量大且对驾驶员的下肢侵害的机会高,因此提出整车小重叠率碰撞模型的优化方案即对保险杠横梁进行加厚和改变材料属性、上边梁内外板进行加厚和改变材料属性、在门槛下部和横梁上增加过度梁、前围板的厚度增加和材料属性的改变及前纵梁的外侧增加一块前纵梁侧翼加强板的部分结构优化来提高整车的小重叠率碰撞的抗碰性。根据优化上述方案对行整车部分结构的进行优化,通过对比优化前后的数据,整车加速度下降、前围板在碰撞末期的变形量减少、小重叠率碰撞规定结构点的侵入量的评级有优化前的一个优秀提到到二个,良好由四个提升到六个,消除了两个差评级;乘员安全性评级有之前的五个优秀提升到六个优秀;六个及格全部提升到良好水平,乘员安全性评价指标全达到良好水平,证明了整车结构安全性和乘员安全性有了提升,该优化方案的有效性。
【关键词】：小重叠碰撞 侵入量 整车结构安全性 乘员安全性 抗碰性
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.14
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 汽车小重叠率碰撞安全性研究背景及意义11-13
• 1.1.1 汽车小重叠率碰撞安全性研究背景11-12
• 1.1.2 汽车小重叠率碰撞安全性研究意义12-13
• 1.2 国内外研究及应用现状13-16
• 1.2.1 国外研究及应用现状13-14
• 1.2.2 国内研究及应用现状14-16
• 1.3 汽车小重叠率碰撞安全测试及评价方法16-19
• 1.3.1 引言16
• 1.3.2 汽车小重叠率碰撞测试方法16-17
• 1.3.3 汽车小重叠率碰撞评价方法17-19
• 1.4 主要研究方法及内容19-21
• 1.4.1 研究方法19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第二章 汽车碰撞有限元理论21-26
• 2.1 有限元的基本思想21
• 2.2 基本力学模型及方程21-22
• 2.3 显式有限元软件积分方法22-23
• 2.4 碰撞仿真中的非线性问题23-25
• 2.4.1 几何非线性23
• 2.4.2 材料非线性23-24
• 2.4.3 接触非线性24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 汽车小重叠率碰撞乘员损伤特征26-32
• 3.1 碰撞生物力学26-28
• 3.1.1 碰撞生物力学介绍26
• 3.1.2 碰撞生物学研究方法26-27
• 3.1.3 假人模型27-28
• 3.2 乘员损伤特征28-31
• 3.2.1 头部结构和损伤机理28-29
• 3.2.2 颈部结构和损伤机理29-30
• 3.2.3 胸部结构和损伤机理30
• 3.2.4 下肢结构和损伤机理30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 建立带前排驾驶人员的汽车小重叠率碰撞模型32-49
• 4.1 汽车小重叠率碰撞仿真软件32-34
• 4.1.1 碰撞仿真前后处理软件32-33
• 4.1.2 汽车碰撞仿真软件LS.DYNA33-34
• 4.2 建立整车小重叠碰撞模型34-37
• 4.2.1 整车几何模型35-37
• 4.2.2 小重叠率碰撞刚性壁障模型建立37
• 4.3 驾驶员约束系统模型建立37-45
• 4.3.1 标准假人定位与调姿38-40
• 4.3.2 三点式安全带建模40-43
• 4.3.3 安全气囊系统建模43-45
• 4.4 模型预处理45-46
• 4.4.1 模型格式转换45
• 4.4.2 几何清理45
• 4.4.3 网格划分与质量45-46
• 4.5 边界条件定义46-47
• 4.5.1 接触定义46
• 4.5.2 初速度46-47
• 4.6 输出控制47-48
• 4.6.1 时长与步长47
• 4.6.2 沙漏能47-48
• 4.6.3 输出文件控制48
• 4.7 本章小结48-49
• 第五章 汽车小重叠率碰撞安全性分析49-63
• 5.1 整车小重叠率碰撞模型验证49-50
• 5.2 整车小重叠率碰撞安全性研究50-57
• 5.2.1 碰撞过程分析50-52
• 5.2.2 左侧后地板加速度分析52-53
• 5.2.3 前围板分析53-54
• 5.2.4 小重叠率碰撞规定结构点的侵入量分析54-57
• 5.3 整车小重叠率碰撞驾驶员损伤研究57-62
• 5.3.1 头颈部损伤特性研究57-59
• 5.3.2 胸部损伤特性研究59-60
• 5.3.3 下肢损伤特性研究60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 汽车小重叠率碰撞安全性改进方案及评价63-75
• 6.1 引言63
• 6.2 车身结构改进方案63-66
• 6.2.1 车身结构改进分析63-64
• 6.2.2 车身结构改进具体方案64-66
• 6.3 整车改进后安全性仿真66-74
• 6.3.1 整车优化后小重叠率碰撞仿真模型验证66-67
• 6.3.2 整车优化后后地板加速度分析67
• 6.3.3 整车优化后防火墙入侵分析67-68
• 6.3.4 整车优化后规定结果点的入侵分析68-70
• 6.3.5 整车优化后头部损伤对比分析70-71
• 6.3.6 整车优化后胸部损伤对比分析71-72
• 6.3.7 整车优化后下肢损伤对比分析72-74
• 6.4 本章小结74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 总结75-76
• 7.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-80
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果80

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本文编号：557722