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面向用户的小批量中型客车的高速运行侧向碰撞安全性分析

作　者: 李修愿
导　师: 尹明德
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 客车半刚性护栏碰撞安全性
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

随着交通事业的发展,因交通事故导致的人员死亡人数逐年递增,其中约有三分之一的死亡事故发生在汽车碰撞护栏的过程中。因而研究汽车碰撞护栏的安全性,对于有效预防高速公路事故的发生有着重要的作用。本文以南京某汽车公司生产的某中型客车和BHI型防阻块半刚性三波护栏为研究对象,分析了中型客车与护栏的碰撞过程,对中型客车的安全性进行了分析。主要做了以下几方面的研究:首先,主要介绍了有限元法的基本思想及其汽车碰撞安全性分析的常用方法,并简要介绍了本课题的研究内容。其次,介绍了与课题相关的一些动力学理论知识,对论文所涉及的一些理论方程,沙漏控制及计算摩擦力等内容做了深入的介绍。然后,根据汽车碰撞护栏安全性分析的特征,在Pro/E、HYPERMESH、LS-DYNA、LS-PREPOST等应用软件的平台上,建立了“客车—半刚性护栏”碰撞系统的有限元分析模型。虽然在有限元分析模型的建立过程中对中型客车进行了一定的简化,但充分考虑了客车的形状、几何尺寸和护栏的材料、联接方式及其摩擦系数等参数的影响,并保证了汽车和护栏的网格大小符合碰撞安全性分析的要求。最后,对不同碰撞速度,不同碰撞角度,不同摩擦系数条件下的汽车碰撞护栏的安全性进行了对比分析。在客车碰撞护栏安全性分析的基础上,为了提高“客车—半刚性护栏”碰撞系统的安全性,本文对护栏的结构和客车的防撞结构提出了探讨性的改进方案,对客车安全性的提高具有重要的应用参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-17
  1.1 引言  13-14
  1.2 有限元的基本思想与分析步骤  14-15
  1.3 常用研究方法  15
  1.4 国内外研究现状  15-16
  1.5 课题的研究内容  16
  1.6 本章小结  16-17
第二章汽车碰撞安全性分析的理论基础  17-30
  2.1 控制方程  17-18
    2.1.1 运动方程  17
    2.1.2 动量方程  17
    2.1.3 质量守恒方程  17-18
    2.1.4 能量守恒方程  18
    2.1.5 边界条件  18
  2.2 单元类型  18-22
    2.2.1 SHELL163 壳单元  18-19
    2.2.2 SOLID164 实体单元  19-20
    2.2.3 Belytschko-Wong-Chiang 单元  20-21
    2.2.4 质量单元MASS166  21-22
  2.3 材料模型和应力修正  22-24
  2.4 显式时间积分与时步控制  24-26
  2.5 沙漏特征及控制途径  26-27
  2.6 动态接触-碰撞界面处理  27-28
  2.7 计算摩擦力  28-29
  2.8 显式算法的基本特点  29
  2.9 本章小结  29-30
第三章 “客车—半刚性护栏”碰撞系统模型的建立  30-55
  3.1 客车碰撞安全性分析的软件基础  30-35
    3.1.1 Pro/ENGINEER 概况  30-31
    3.1.2 HYPERMESH 软件概况  31-33
    3.1.3 LS-DYNA 软件简介  33-34
    3.1.4 LS-PREPOST 功能简介  34-35
  3.2 客车有限元模型的建立  35-45
    3.2.1 客车的基本结构  35-37
    3.2.2 客车模型的简化  37-38
    3.2.3 建立整车骨架模型  38-42
    3.2.4 载荷的处理  42-44
    3.2.5 部件之间的连接  44-45
  3.3 半刚性护栏有限元模型的建立  45-50
    3.3.1 护栏的目的和作用  45
    3.3.2 护栏的种类及特点  45-46
    3.3.3 护栏有限元模型的建立  46-50
  3.4 路面模型的建立  50
  3.5 “客车-护栏”碰撞系统的假设与简化处理  50-51
  3.6 客车与护栏碰撞的接触界面定义  51-54
  3.7 本章小结  54-55
第四章 “客车—半刚性护栏”碰撞系统的安全性分析  55-79
  4.1 客车碰撞BHI 半刚性三波护栏的安全性分析  55-68
    4.1.1 护栏结构的完整性  55-59
    4.1.2 乘员风险指标  59-67
    4.1.3 车辆运动轨迹  67-68
  4.2 影响汽车碰撞安全性的各因素分析  68-77
    4.2.1 碰撞速度对汽车碰撞安全性的影响  68-73
    4.2.2 碰撞角度对汽车碰撞安全性的影响  73-75
    4.2.3 摩擦系数对汽车碰撞安全性的影响  75-77
  4.3 本章解决的主要问题  77-78
  4.4 本章小结  78-79
第五章 “客车—半刚性护栏”碰撞系统的改进方案  79-84
  5.1 护栏防护能力的改进  79-80
  5.2 客车结构的改进措施  80-83
    5.2.1 吸能装置的设计  80-81
    5.2.2 安装吸能块后模型的仿真分析结果对比  81-83
  5.3 本章小结  83-84
第六章总结与展望  84-86
  6.1 研究内容总结  84
  6.2 研究展望  84-86
参考文献  86-89
致谢  89-90
在学期间发表的论文  90

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