轻型货车正面碰撞安全性能分析与优化研究

发布时间：2017-09-19 13:32

  本文关键词：轻型货车正面碰撞安全性能分析与优化研究

  更多相关文章： 轻型货车 正面碰撞 优化设计 约束系统

【摘要】：随着我国对汽车被动安全性试验法规的不断完善,在《汽车正面碰撞乘员保护》法规2014修订版的适用范围中,加入了轻型货车这一车型,此前对这类车型的设计没有统一的试验验证方法,以致于缺乏对轻型货车这类车型的设计以及仿真分析的经验。本文以轻型货车这一车型为研究对象,探究了其车身结构对碰撞安全性的影响,并对其局部结构进行了优化研究。本文首先利用Hypermesh软件建立了轻型货车整车碰撞仿真模型,在Ls-Dyna中进行了50km/h正面100%刚性壁碰撞仿真计算,分别从力的传递路径、能量管理、驾驶室侵入量以及车身结构变形等角度对碰撞仿真结果进行了评价,并分析了整车碰撞安全性的影响因素。然后对不满足目标项进行了局部结构优化设计:①以增加吸能和减小纵梁弯折变形为目标,对纵梁结构和吸能盒的形状尺寸进行了重点优化,并通过建立纵梁子系统仿真模型对改进结构的有效性进行了验证;②以减小驾驶室侵入变形为目标,对驾驶室的前围板、侧围以及A柱结构进行改进设计。对优化后的整车模型进行碰撞仿真计算,和原模型计算结果以及目标值做了对比验证。最后利用Ls-DYNA中的PrePost模块建立了乘员约束系统碰撞分析模型并进行了仿真计算。参考法规,对计算结果进行了评价和分析。研究结果表明影响轻型货车碰撞安全性的主要原因在于车身纵梁中部结构横向刚度不足,发生了折弯变形从而导致了驾驶室侵入量过大。改进设计后的纵梁折弯变形消失,吸能盒的吸能量明显提高,驾驶室侵入量得到了有效控制,并且头部3ms合成加速度、胸部压缩量和大腿压缩力均满足了法规要求。优化后的整车结构有效地提高了整车的碰撞安全性能。本文研究为该车型的后期设计提供了理论指导和数值计算方法。
【关键词】：轻型货车 正面碰撞 优化设计 约束系统
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.14
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 汽车安全性研究的背景及意义10-11
• 1.2 汽车碰撞安全性的研究现状11-13
• 1.2.1 国外汽车碰撞安全研究现状11-12
• 1.2.2 国内汽车碰撞安全研究现状12-13
• 1.3 轻型货车正面碰撞被动安全性主要研究内容和方法13-16
• 1.3.1 轻型货车正碰安全性的主要研究内容13-14
• 1.3.2 轻型货车正碰安全性研究方法14-16
• 1.4 本课题主要研究内容16-18
• 2 汽车安全性理论基础18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 动态显式有限元求解控制方程18-20
• 2.2.1 物质运动描述18-19
• 2.2.2 守恒方程19-20
• 2.2.3 边界条件20
• 2.3 空间有限元离散20-21
• 2.4 显式中心差分算法21-22
• 2.5 接触算法22-23
• 2.6 我国正碰法规以及C-NCAP的介绍23-26
• 2.6.1 正面碰撞法规内容23-24
• 2.6.2 中国新车评价规程简介24-26
• 2.7 本章小结26-27
• 3 有限元模型的建立及可信性分析27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 整车正面碰撞有限元模型建立27-30
• 3.2.1 网格划分原则27-28
• 3.2.2 材料定义28-29
• 3.2.3 接触定义29
• 3.2.4 沙漏控制29-30
• 3.2.5 时间步长控制30
• 3.3 刚性墙的设定30-31
• 3.4 连接方式选择31
• 3.5 输出设置31-33
• 3.6 模型的可信性评价33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 4 轻型货车正面碰撞结构耐撞性分析35-46
• 4.1 引言35
• 4.2 整车结构变形过程分析]35-37
• 4.3 整车加速度分析37-39
• 4.3.1 加速度波形设定标准37-38
• 4.3.2 轻型货车的加速度曲线38-39
• 4.4 力的传递分析39-40
• 4.5 碰撞能量吸收管理分析40-41
• 4.6 变形分析41-44
• 4.6.1 驾驶室侵入变形分析41-43
• 4.6.2 吸能盒以及纵梁的变形分析43-44
• 4.7 本章小结44-46
• 5 轻型货车正面结构耐撞性能的优化设计46-62
• 5.1 引言46
• 5.2 纵梁结构的优化设计46-49
• 5.2.1 纵梁子系统有限元模型的建立46-47
• 5.2.2 纵梁的优化措施47-49
• 5.3 吸能盒结构的优化设计49-53
• 5.3.1 吸能盒尺寸优化50-51
• 5.3.2 吸能盒形状优化51-53
• 5.4 驾驶室结构的优化设计53-56
• 5.4.1 前围板的改进设计53-55
• 5.4.2 A柱以及侧围的改进设计55-56
• 5.5 改进设计后的整车有限元仿真验证56-60
• 5.6 本章小结60-62
• 6 正面碰撞约束系统仿真分析62-70
• 6.1 引言62
• 6.2 正面碰撞约束系统有限元建模62-67
• 6.2.1 假人模型的定位62-63
• 6.2.2 安全带建模63-65
• 6.2.3 驾驶员安全气囊建模65-66
• 6.2.4 接触定义66-67
• 6.3 正面约束系统碰撞分析评价67-69
• 6.3.1 头部 3ms合成加速度分析67-68
• 6.3.2 胸部压缩量分析68
• 6.3.3 大腿压缩力分析68-69
• 6.4 本章小结69-70
• 7 总结及展望70-72
• 7.1 全文总结70-71
• 7.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士期间发表的学术论文75-76
• 致谢76-77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王欣;颜长征;覃祯员;胡俊宇;;客车正面碰撞标准研究[J];交通标准化;2011年08期

2 王庆才;李华香;史建鹏;;乘用车正面碰撞性能优化仿真研究[J];汽车科技;2011年03期

3 裴玉龙;李晓辉;;两车正面碰撞事故的有限元法仿真研究[J];武汉理工大学学报;2012年11期

4 李卓森;;汽车正面碰撞方程式及其应用(上)[J];汽车技术;1989年08期

5 李卓森;;汽车正面碰撞方程式及其应用(下)[J];汽车技术;1989年09期

6 于国飞;;多用途汽车正面碰撞特性的数值模拟[J];中国测试;2013年06期

7 滕丽静;我国汽车“正面碰撞”实现法规化[J];汽车与安全;2000年04期

8 刘星荣,朱茂桃,葛如海,王晓,龚友;汽车偏置正面碰撞能量分布规律的研究[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2000年06期

9 王宏雁,高卫民,贾宏波;轿车正面碰撞计算机数值模拟的分析[J];安全与环境学报;2001年05期

10 梁宏毅,关乔,陈建伟;解析中国汽车正面碰撞试验法规[J];世界汽车;2001年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘志新;张晓龙;孙制宇;刘玉光;;某轿车正面碰撞仿真及安全性能改进分析[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年

2 张科峰;王欣;颜长征;覃祯员;胡俊宇;;客车正面碰撞不同试验方法仿真分析[A];2012重庆汽车工程学会年会论文集[C];2012年

3 王欣;颜长征;覃祯员;胡俊宇;;客车正面碰撞试验技术及评价方法的研究[A];西南汽车信息：2012年上半年合刊[C];2012年

4 李平飞;;承载式车身正面碰撞仿真分析[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

5 刘超凡;;汽车正面碰撞安全性评价指标的研究[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年

6 陈勇;兰秀菊;田景红;;汽车正面碰撞过程中人员响应的人因分析和仿真建模[A];全国第16届计算机科学与技术应用（CACIS）学术会议论文集[C];2004年

7 郭磊;王大志;李政;汤晓东;陈小龙;吴建成;;基于魔方(曙光5000A)超级计算机的汽车正面碰撞并行仿真计算[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

8 黄凤;钞永兴;陈伟刚;;基于LS-DYNA的全宽正面碰撞对标方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程（CAE）技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年

9 葛如海;许栋;王桃英;臧绫;;大客车正面碰撞乘员约束系统的仿真研究[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年

10 陈宇;谢巍婷;王兴华;;提高微型车正面碰撞被动安全性研究[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 周立文;中国汽车开始“正面碰撞”[N];光明日报;2000年

2 王瑞;“试”不宜迟 宇通率先完成校车正面碰撞试验[N];中国旅游报;2012年

3 雷飞邋悴黄X 陈会松;华菱完成汽车正面碰撞安全试验[N];中国工业报;2008年

4 冯敏;“分数”背后的故事[N];国际商报;2006年

5 任委;寓安全于碰撞之中[N];中国国门时报;2002年

6 谢莉葳 张鹏 实习生 宋 鹏文;六款车碰撞结果说说看[N];中国消费者报;2007年

7 王宏雁;增强科学防范事故的针对性[N];解放日报;2008年

8 ;“分数”背后的故事[N];财经时报;2006年

9 本报记者 陈静仪 孟莉;碰撞——平头轻客难闯的一道关[N];中国汽车报;2002年

10 本报记者　 史天舒;国家汽车碰撞安全新标准有望出台[N];经济参考报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 胡玉梅;汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究[D];重庆大学;2002年

2 刘维海;轿车正面碰撞被动安全性研究[D];吉林大学;2012年

3 王大志;基于乘员保护的汽车正面碰撞结构设计与变形控制研究[D];清华大学;2006年

4 崔崇桢;多种典型工况下的汽车正面碰撞性能协同优化[D];湖南大学;2014年

5 唐洪斌;乘用车正面抗撞性设计方法研究[D];吉林大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭炫权;汽车儿童座椅正面碰撞性能仿真与评价[D];华南理工大学;2015年

2 郭欢欢;基于MADYMO仿真的微型客车正面碰撞驾驶员损伤研究[D];东北林业大学;2015年

3 李旺;轿车正面碰撞安全仿真及其车身结构耐撞性研究[D];重庆交通大学;2015年

4 宋玖志;汽车正面碰撞约束系统对第5百分位女性假人保护的研究[D];辽宁工业大学;2016年

5 赵强;轻型货车正面碰撞安全性能分析与优化研究[D];中北大学;2016年

6 郭亚昌;事故车辆正面碰撞变形与吸能特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

7 刘乐丹;某乘用车正面碰撞波形优化及其方法研究[D];吉林大学;2011年

8 余翔;汽车正面碰撞假人的研制及其数字信号分析[D];四川大学;2002年

9 孙治华;营运客车正面碰撞车身结构安全性仿真与评价[D];长安大学;2011年

10 马铁柱;某车正面碰撞车身安全性能研究[D];吉林大学;2012年

，

本文编号：881941