汽车碰撞假人肋骨力学特性研究

发布时间：2017-08-21 10:21

  本文关键词：汽车碰撞假人肋骨力学特性研究

  更多相关文章： 假人肋骨 正交方法 设计参数 优化反求方法 材料参数

【摘要】：试验和仿真是汽车碰撞安全研究中两种重要的方法,汽车碰撞假人及其有限元模型在以上方法中必不可少。目前,假人的开发制造被国外垄断,我国缺乏针对假人的基础研究,自主开发假人的能力薄弱。肋骨是假人胸部响应的主要承担者,因而本文针对假人肋骨的力学特性进行了研究。研究分为两个部分,首先,研究了假人肋骨设计制造参数对其胸部标定响应的影响。其次,针对假人肋骨弹簧钢和阻尼材料,进行了基于试验和仿真的材料参数优化反求。本文采用LSTC有限元假人构建高低速胸部标定仿真模型,使用正交试验方法设计参数矩阵,研究肋骨钢板厚度、阻尼厚度以及肋骨宽度,对假人胸部标定响应的影响。钢板厚度的增大提高肋骨刚度,使得冲击力峰值增大,压缩量峰值减小,滞后率减小。削减阻尼材料的厚度可以降低肋骨刚度并使迟滞效应减弱。肋骨宽度的变化对滞后率的影响不显著。钢板厚度和阻尼厚度的交互作用在高低速时均对胸部变形有显著影响,在高速时对滞后率有显著影响。采用试验与仿真相结合的方法,对肋骨材料性质和参数进行研究。根据法规确定两种材料的试验方案,通过文献研究确定弹簧钢使用弹性材料模型,阻尼材料使用二阶Ogden材料模型。根据试验方案制作肋骨弹簧钢和阻尼材料试样,肋骨弹簧钢进行两种速度的单向拉伸试验,阻尼材料进行三种速度的单轴压缩试验。根据试验结果依据材料的本构方程在1st Opt软件中反求材料参数初值,使用LSPrepost建立上述材料试验的有限元模型,提交LS-Opt软件对材料参数进行优化,得到适合有限元模型的最优材料参数。进行单根肋骨钢片、单根肋骨、整套肋骨冲击试验,以及假人胸部高低速标定试验,获取用于验证材料参数的试验数据。将LSTC假人有限元模型肋骨部分材料设置为优化反求得到的材料参数,进行与试验对应的仿真分析。将仿真结果与试验结果进行对比,表明仿真曲线与试验曲线趋势一致,误差率大多在10%以内,说明优化反求获得的材料参数准确度较高,这种材料参数反求方法能准确获取假人肋骨的材料参数。
【关键词】：假人肋骨 正交方法 设计参数 优化反求方法 材料参数
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.14
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-14
• 1.1.1 汽车被动安全分析方法10
• 1.1.2 汽车碰撞假人10-12
• 1.1.3 汽车碰撞假人有限元模型12-14
• 1.2 汽车碰撞假人肋骨研究现状14-16
• 1.2.1 国内外对假人肋骨力学性质的研究14-15
• 1.2.2 国内外对假人肋骨材料的研究15-16
• 1.3 本课题研究的内容及意义16-18
• 1.3.1 本课题研究的内容16-17
• 1.3.2 本课题研究的意义17-18
• 第2章 汽车碰撞假人胸部冲击响应参数影响研究18-30
• 2.1 正交试验设计方法简介18-19
• 2.1.1 试验设计方法18
• 2.1.2 数据分析方法18-19
• 2.2 仿真模型构建及验证19-22
• 2.2.1 胸部冲击标准19-20
• 2.2.2 参数选择20-21
• 2.2.3 胸部冲击模型构建及验证21-22
• 2.3 正交试验结果与分析22-28
• 2.3.1 仿真结果22-25
• 2.3.2 结果分析25-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 汽车碰撞假人肋骨仿生材料试验研究30-39
• 3.1 肋骨弹簧钢单轴拉伸试验30-34
• 3.1.1 试验法规30
• 3.1.2 试样获取30-31
• 3.1.3 试验设备31
• 3.1.4 试验流程31-33
• 3.1.5 试验结果33-34
• 3.2 肋骨阻尼材料单轴压缩试验过程34-38
• 3.2.1 试验法规34-35
• 3.2.2 试样获取35
• 3.2.3 试验设备35-36
• 3.2.4 试验流程36
• 3.2.5 试验结果36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 汽车碰撞假人肋骨仿生材料参数优化反求39-55
• 4.1 材料参数反求简介39
• 4.2 材料参数反求39-44
• 4.2.1 假人肋骨材料的本构模型39-41
• 4.2.2 假人肋骨材料参数反求软件41-42
• 4.2.3 假人肋骨材料参数反求流程42-44
• 4.3 参数优化简介44-47
• 4.3.1 参数优化方法44-46
• 4.3.2 混合遗传优化算法46-47
• 4.4 参数优化过程47-54
• 4.4.1 汽车碰撞假人肋骨弹簧钢参数优化47-50
• 4.4.2 汽车碰撞假人肋骨阻尼材料参数优化50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 汽车碰撞假人肋骨仿生材料参数试验验证55-66
• 5.1 验证方法简述55
• 5.2 零部件验证55-62
• 5.2.1 肋骨钢板冲击验证55-58
• 5.2.2 单根肋骨冲击验证58-60
• 5.2.3 肋骨整体冲击验证60-62
• 5.3 整体假人胸部标定验证62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录72-73
• 致谢73

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本文编号：712324