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卡车建模及卡车与刚性护栏正面碰撞仿真分析

作　者: 张永利
导　师: 张亚平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 有限元 计算机仿真模拟 刚性护栏 正面碰撞
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


科技的发展使得汽车成为人们生活中不可或缺的交通工具。车辆的急剧增长一方面给人们生活和生产带来极大的方便,同时也使交通事故造成的损失也日益加剧。目前就国内而言,卡车事故率高、事故伤害大,但是碰撞安全方面研究极少。因此,开展卡车安全性研究,提高卡车碰撞安全性,是汽车制造企业十分紧迫的任务。针对卡车正面撞击刚性护栏的仿真分析,通过PRO/E建立整车模型,对模型进行合理简化,选择各部件单元类型、材料属性、网格划分、接触类型及焊点连接方式,模拟刚性护栏,定义时间和初始速度,设置非线性材料属性等方面,准确、有效的建立了正面碰撞的有限元模型,为卡车碰撞仿真计算提供参考依据。通过建立卡车碰撞有限元模型,对卡车进行仿真模拟计算,然后对整车进行速度分析、加速度分析和能量分析,通过计算机仿真模拟,结果表明满足抗撞安全性。通过相关文献的对比,论文中仿真简化模型的建立基本正确,结果分析基本正确,符合碰撞仿真的基本规律。本论文采用非线性有限元理论,利用ANSYS进行前处理、LS-DYNA计算、LSPREPOST进行后处理,对卡车整车碰撞刚性护栏进行仿真模拟计算,验证碰撞的安全性能。最后对全文所做工作所取得的成绩和不足进行了总结。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-19
  1.1 课题背景与研究意义  9-10
  1.2 汽车-护栏碰撞有限元模型的研究现状  10-16
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
  1.4 研究方法与技术路线  17-19
    1.4.1 研究方法  17
    1.4.2 技术路线  17-19
第2章 碰撞有限元基础  19-29
  2.1 有限元基本理论  19-21
    2.1.1 CAE 技术  19-20
    2.1.2 有限元方法  20-21
  2.2 护栏  21-25
    2.2.1 刚性护栏  22-23
    2.2.2 半刚性护栏  23
    2.2.3 柔性护栏  23-24
    2.2.4 护栏形式的选择  24-25
  2.3 碰撞过程中车辆运动的描述  25
  2.4 碰撞动力学的有限元分析  25-26
  2.5 软件介绍  26-28
    2.5.1 PRO/E  26-27
    2.5.2 ANSYS  27
    2.5.3 LS-DYNA  27-28
    2.5.4 LSPREPOST  28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 卡车几何模型的建立  29-39
  3.1 几何模型的建立  29-30
    3.1.1 分析零件  29-30
    3.1.2 零件装配设计  30
    3.1.3 零件间的装配关系  30
  3.2 车型的选择  30-33
    3.2.1 轴数和驱动方式  31
    3.2.2 驾驶室形式  31
    3.2.3 发动机  31
    3.2.4 主要尺寸的确定  31-32
    3.2.5 重汽SX2190  32-33
  3.3 利用PRO/E 建立卡车CAD 模型  33-34
    3.3.1 发动机模型  33
    3.3.2 变速箱模型  33
    3.3.3 离合器模型  33-34
    3.3.4 卡车的总成装配模型  34
  3.4 几何模型的合理简化及建立  34-36
    3.4.1 结构计算模型  35-36
    3.4.2 车身几何模型建立应注意的问题  36
  3.5 整车模型输出  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章 卡车与刚性护栏有限元模型的建立  39-51
  4.1 卡车有限元模型的建立  39-43
  4.2 刚性护栏模型的建立  43-45
  4.3 正面碰撞参数设置  45-47
    4.3.1 定义控制参数  46
    4.3.2 接触界面处理  46-47
    4.3.3 部件连接问题  47
  4.4 建模主要影响因素  47-49
    4.4.1 网格密度  47-48
    4.4.2 时间步长控制  48
    4.4.3 焊点布置  48-49
  4.5 正面碰撞有限元模型的输出  49-50
  4.6 本章小结  50-51
第5章 卡车与刚性护栏正面碰撞仿真评价  51-59
  5.1 卡车-刚性护栏模拟计算条件  51-52
  5.2 正面碰撞安全性评价  52-53
    5.2.1 碰撞过程的平均加速度  52-53
    5.2.2 碰撞过程中的加速度均方根  53
    5.2.3 卡车在碰撞过程中的最大加速度  53
  5.3 正面碰撞安全性分析  53-58
    5.3.1 速度、加速度分析  54-56
    5.3.2 能量分析  56-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-63
附录1  63-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-66
攻读学位期间参加的科研项目  66-68
致谢  68

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车试验 > 整车试验 > 安全、冲撞、破坏试验
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