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客车上部结构侧翻安全性研究

作　者: 李仕锋
导　师: 丁良旭; 曹源文
学　校: 重庆交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 客车侧翻安全性试验仿真
分类号: U461.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着社会经济和客车运输的飞速发展，我国高等级公路里程和营运客车保有量呈逐年增加的趋势，客车已经成为旅客运输的绝对主力，但客车交通事故发生率却不容忽视，近年由客车侧翻引发的特大交通事故，严重危害了人们的生命和财产安全，引起了社会广泛关注。鉴于此，我国正在加紧修订GB/T17578《客车上部结构强度的规定》，以健全我国客车被动安全法规。本文以国家客车质量监督检验中心承接的重庆市质量技术监督局科研项目为依托，采用实车试验和仿真分析相结合的研究方法，对某客车上部结构侧翻安全性进行研究，以期为GB/T17578的修订和客车车身结构设计提供参考。主要开展了以下研究工作：①统计分析了我国近年客车交通事故情况，阐述了侧翻的定义及危害，查阅了大量国内外参考文献，从法规标准、试验研究及仿真分析三个方面，论述了国内外客车侧翻研究现状和发展动态，总结了课题研究的目的和意义，介绍了课题研究采用的主要方法。②阐述了显式有限元法的理论基础，介绍了所使用的有限元分析软件的功能及特点；在汽车碰撞有限元分析一般流程的基础上，提出了客车侧翻碰撞有限元分析的工作流程，并总结了有限元分析的关键问题；根据样车数据及法规标准，建立了某客车侧翻有限元模型，并进行了仿真计算和结果分析。③依托国家客车质量监督检验中心的试验条件和科研项目，开展了某客车实车侧翻碰撞试验，从客车立柱变形量和车身加速度响应两方面，对比分析了试验与仿真结果的一致性，验证了所建客车侧翻有限元模型的有效性和可靠性，为客车侧翻安全性评价和结构改进奠定基础。④从客车上部结构强度和车身加速度两方面，阐明了客车侧翻安全性的评价方法，在上部结构变形指数评价方法的基础上，提出了基于立柱变形指数的上部结构强度新评价方法；根据客车侧翻实车碰撞试验结果，提出了客车上部结构改进设计方案，应用新评价方法对改进效果进行评价，结果表明改进措施合理有效。本论文有以下主要创新点：①提出了新的客车上部结构强度评价方法，并给出了具体评价指标。②提出了以客车车身加速度最大值、平均值、均方根值作为结构改进效果的评价指标。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-26
  1.1 课题研究背景  9-11
    1.1.1 侧翻定义及危害  9
    1.1.2 交通统计与分析  9-11
    1.1.3 项目和平台支撑  11
  1.2 国内外研究现状  11-23
    1.2.1 国外研究现状  11-20
    1.2.2 国内研究现状  20-23
  1.3 研究目的和意义  23-24
    1.3.1 研究目的  23-24
    1.3.2 研究意义  24
  1.4 研究方法及内容  24-25
    1.4.1 主要研究方法  24-25
    1.4.2 主要研究内容  25
  1.5 本章小结  25-26
第二章客车侧翻碰撞有限元仿真分析  26-56
  2.1 显式有限元基础理论  26-33
    2.1.1 控制方程  26-27
    2.1.2 积分算法  27-29
    2.1.3 沙漏控制  29-30
    2.1.4 接触算法  30-32
    2.1.5 结构单元  32
    2.1.6 材料特性  32-33
  2.2 有限元分析软件介绍  33-35
  2.3 有限元分析基本流程  35-36
    2.3.1 一般碰撞分析流程  35
    2.3.2 侧翻碰撞分析流程  35-36
  2.4 有限元分析关键问题  36-39
    2.4.1 有限元模型简化  37
    2.4.2 有限元网格划分  37-38
    2.4.3 边界条件的处理  38-39
  2.5 客车侧翻有限元仿真计算  39-51
    2.5.1 车身骨架模型建立  39-43
    2.5.2 生存空间模型建立  43
    2.5.3 侧翻平台模型建立  43-44
    2.5.4 边界约束条件设定  44-49
    2.5.5 客车侧翻模拟计算  49-51
  2.6 客车侧翻仿真结果分析  51-55
    2.6.1 碰撞能量分析  51-52
    2.6.2 车体变形分析  52-53
    2.6.3 生存空间分析  53-54
    2.6.4 车身加速度分析  54-55
  2.7 本章小结  55-56
第三章客车侧翻碰撞实车试验研究  56-74
  3.1 汽车试验基础理论  56-64
    3.1.1 汽车试验总体概述  56-58
    3.1.2 测量误差理论基础  58-61
    3.1.3 汽车试验传感器简介  61-62
    3.1.4 试验数据采集与处理  62-64
  3.3 客车侧翻碰撞试验  64-68
    3.3.1 试验目的  65
    3.3.2 试验仪器  65-66
    3.3.3 试验过程  66-68
  3.4 侧翻试验结果分析  68-71
    3.4.1 立柱变形情况  68-70
    3.4.2 车身加速度情况  70-71
  3.5 试验对仿真模型验证  71-73
    3.5.1 整车变形结果对比  71
    3.5.2 立柱变形结果对比  71-72
    3.5.3 车身加速度结果对比  72-73
  3.6 本章小结  73-74
第四章客车侧翻安全性评价及结构改进  74-87
  4.1 客车侧翻安全性评价  74-81
    4.1.1 上部结构强度评价  74-80
    4.1.2 车身加速度评价  80-81
  4.2 客车上部结构改进设计  81-84
    4.2.1 顶盖横梁结构改进  81-83
    4.2.2 侧围立柱结构改进  83-84
  4.3 结构改进效果分析  84-86
    4.3.1 车体变形分析  84-85
    4.3.2 车身加速度分析  85-86
  4.4 本章小结  86-87
第五章结论与展望  87-89
  5.1 全文总结  87-88
  5.2 研究展望  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-93
作者在攻读硕士学位期间的科研学习及获奖情况  93

客车上部结构侧翻安全性研究

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