头部模块发射装置设计及汽车前挡玻璃冲击破坏仿真

发布时间：2017-08-03 16:33

  本文关键词：头部模块发射装置设计及汽车前挡玻璃冲击破坏仿真

  更多相关文章： 头型模块发射装置 结构设计 汽车前挡风玻璃 有限元仿真

【摘要】：当前,道路交通事故中行人等弱势道路使用者的高伤亡比例促使汽车的行人保护性能逐渐得到人们的重视,各国和地区相继开展了汽车行人保护的研究和立法工作。无论是执行行人保护法规实施安全性评价测试,还是进行风挡玻璃的分析研究,都亟需开发相应的试验设备。尽管汽车前挡玻璃冲击破坏性能的研究,在汽车被动安全设计领域具有非常重要的理论和工程意义,然而由于汽车前挡玻璃具有脆性破坏的特点,以至于即便在CAE技术广泛应用于汽车被动安全设计领域的今天,仍然还没有一个能被广泛认可的数值计算方法仿真分析前挡玻璃的冲击破坏性能。因此本论文主要研究两方面内容:一方面是对行人头部模块发射装置的设计研究;另一方面是关于汽车前挡玻璃的冲击破坏仿真研究。在实验装置设计研究方面:本文在调研各国汽车行人保护安全法规的基础上,基于Euro-NCAP和J-NCAP中行人头部模块冲击试验标准,设计了一套用以满足实验室研究的试验装置。装置的设计吸收了国内外的现有产品的设计方案,同时综合考虑适用场合和制造成本等因素。设计方法使用计算机辅助设计软件,对试验装置进行了结构设计、装配及干涉检查,设计计算过程严格遵守机械设计相关规定。设计中,对装置中重要的机械零部件进行了必要的强度校核;对受力复杂且尺寸不规则的重要零件采用有限元分析软件LS-DYNA进行静力学分析;同时,使用AMESim软件建立了整个装置的物理模型,进行动力学仿真以检验装置的技术指标。检验结果表明,本文设计的行人头部模块发射装置满足设计条件,装置的技术指标满足现行汽车保护法规中行人头部冲击试验规定的要求。该装置具有结构紧凑、成本低廉、维护方便等优点。在前挡玻璃冲击破坏仿真研究方面:在对现有前挡夹层玻璃的冲击破坏现象仿真分析方法充分调研的基础上,提出采用三层体单元构建前挡玻璃有限元模型的方案。有限元仿真分析结果与实验的一致性,说明了前挡玻璃有限元模型的正确性,为行人保护仿真评价、前挡玻璃力学性能和结构特点的研究提供了有益的参考。
【关键词】：头型模块发射装置 结构设计 汽车前挡风玻璃 有限元仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.835
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 选题背景11
• 1.2 研究意义11-13
• 1.3 国内外研究状况13-21
• 1.3.1 行人头部模块发射装置设计研究现状13-20
• 1.3.2 汽车前挡风玻璃冲击破坏仿真国内外研究现状20-21
• 1.4 研究内容与方法21-22
• 1.5 本章小结22-24
• 第二章 头部模块发射装置的结构设计24-48
• 2.1 发射装置设计的总体方案24-26
• 2.1.1 设计目标24
• 2.1.2 发射方案选择24
• 2.1.3 方案实现原理分析24-26
• 2.2 蓄能机构的设计26-29
• 2.2.1 拉伸弹簧的参数设计27-28
• 2.2.2 拉伸弹簧静强度校核28-29
• 2.3 牵引机构的设计29-34
• 2.3.1 梯形螺旋副的设计29-32
• 2.3.2 丝杠螺杆轴承选型32
• 2.3.3 轴承座设计32-33
• 2.3.4 步进电机及减速器选型33
• 2.3.5 联轴器选型33-34
• 2.4 脱钩机构的设计34-36
• 2.4.1 夹紧臂的设计35
• 2.4.2 驱动气缸的选型35-36
• 2.5 角度调整机构的设计36-45
• 2.5.1 角度调整丝杠的设计37-41
• 2.5.2 减速齿轮副的设计41-44
• 2.5.3 大齿轮轴承选型44
• 2.5.4 角度调整步进电机选型44-45
• 2.6 连接释放机构的设计45-46
• 2.7 缓冲机构的设计46
• 2.8 其他机构设计46-47
• 2.9 本章小结47-48
• 第三章 发射装置重要零部件的校核检验48-61
• 3.1 牵引丝杠轴承校核48-49
• 3.1.1 静强度校核48
• 3.1.2 计算轴承寿命48-49
• 3.2 角度调整丝杠轴承校核49-51
• 3.2.1 静强度校核49-51
• 3.2.2 计算轴承寿命51
• 3.3 牵引丝杠螺杆键强度校核51-52
• 3.4 夹紧臂的强度校核52-55
• 3.4.1 网格划分52-53
• 3.4.2 定义组件材料和属性53
• 3.4.3 定义接触和加载53
• 3.4.4 设置求解方式53
• 3.4.5 分析计算53-54
• 3.4.6 结果分析54-55
• 3.5 发射装置动力学校核55-59
• 3.5.1 模型建立55-56
• 3.5.2 弹簧元件有效质量的确定方法56
• 3.5.3 各运动件的质量56-57
• 3.5.4 模型元件属性设置57-58
• 3.5.5 仿真结果58-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第四章 汽车前挡玻璃冲击破坏仿真61-80
• 4.1 前挡玻璃几何模型的逆向构建61-66
• 4.1.1 ATOS扫描测量前挡玻璃的前期准备63-65
• 4.1.2 ATOS扫描测量前挡玻璃65-66
• 4.1.3 数据处理66
• 4.2 假人头型与前挡玻璃有限元模型66-73
• 4.2.1 风挡玻璃冲击实验装置介绍67-68
• 4.2.2 汽车前挡玻璃有限元模型68-71
• 4.2.3 假人头部模型71-73
• 4.3 仿真分析结果及评价73-76
• 4.4 前挡玻璃有限元模型的比较76-78
• 4.5 本章小结78-80
• 结论与展望80-82
• 参考文献82-85
• 攻读学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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本文编号：615317