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营运客车追尾碰撞仿真及后部结构耐撞性研究

作　者: 边鹏
导　师: 申福林
学　校: 长安大学
专　业: 车辆工程
关键词: 营运客车追尾碰撞颈部损伤安全性改进设计计算机仿真
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 63次
引　用: 1次
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内容摘要

在当今汽车技术高速发展的趋势下,汽车安全性研究越来越受到重视,国内各汽车厂商都在努力提高其产品的安全性能,力求通过碰撞法规或在C-NCAP测试中获得更高的星级,以此促进销量,提高产品竞争力。近年来国内外的交通事故统计显示,在每年的道路交通事故中,因客车碰撞、翻滚造成的群死群伤交通事故仍占有较高的比例。其中,对于追尾碰撞,由于目前国内外还没有制定汽车追尾碰撞乘员保护的相关法规,因此本文主要参照乘用车正面碰撞的乘员保护法规,对某6127和6756型两款营运客车进行了追尾碰撞的仿真分析,初步了解在追尾碰撞事故中乘员颈部损伤的主要原因以及影响追尾碰撞仿真结果的相关因素。所取得的成果为今后客车追尾碰撞的实车试验、计算机仿真和客车追尾碰撞法规的制定提供了一定的参考。本文在统计和分析我国近几年道路交通形势的基础上,首先利用Hypermesh软件建立了两款营运客车的有限元模型,随后采用显式有限元程序LS-DYNA,参照国内外相关研究资料,对两款营运客车进行了追尾碰撞的有限元仿真分析。主要分析了碰撞车辆的速度、质量和碰撞重合率对车身结构及乘员安全性的影响,并对影响追尾碰撞仿真结果的相关因素(蒙皮、玻璃和碰撞车辆的材料)进行了对比分析。仿真结果表明,后排假人颈部Nkm值大于中间和前部假人的Nkm值,随着碰撞车辆速度和质量的增加,乘员颈部的Nkm值也在增大；40%重合率的追尾碰撞强度小于100%重合率的追尾碰撞,对乘员颈部的损伤较小；车身蒙皮对追尾碰撞仿真结果的影响较大,车窗玻璃的影响较小；碰撞车辆为全刚性材料对仿真结果的影响较大,前部设置为弹塑性材料后部设置为刚性材料对仿真结果的影响较小。同时,本文根据仿真结果对客车后部结构进行了改进,增加了缓冲吸能装置,对比分析了改进后的车身结构对乘员安全性的影响,结果表明,本文所采用的改进方案可以有效提高客车后部结构的缓冲吸能特性,提高车内乘员安全性。此外,本文还根据追尾碰撞的仿真分析过程,提出了采用计算机仿真方法评价客车追尾碰撞安全性的建议。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 课题的研究背景及任务来源  10-11
    1.1.1 课题的研究背景  10-11
    1.1.2 课题来源  11
  1.2 国内外汽车碰撞安全法规的现状  11-13
    1.2.1 国外汽车碰撞安全法规的现状  12
    1.2.2 国内汽车碰撞安全法规的现状  12-13
  1.3 国内外汽车追尾碰撞的研究现状  13-16
    1.3.1 国外汽车追尾碰撞的研究现状  13-15
    1.3.2 国内汽车追尾碰撞的研究现状  15-16
  1.4 课题研究的目的和意义  16-17
    1.4.1 研究目的  16
    1.4.2 研究意义  16-17
  1.5 课题的主要研究内容  17
  1.6 客车追尾碰撞仿真分析流程  17-19
第二章显式有限元基本理论及仿真软件  19-26
  2.1 显式有限元基本理论  19-23
    2.1.1 显式非线性有限元理论  19-21
    2.1.2 碰撞接触界面处理  21
    2.1.3 计算参数选择  21-23
  2.2 有关仿真软件简介  23-25
    2.2.1 Hypermesh软件  23-24
    2.2.2 LS-DYNA软件  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章追尾碰撞乘员颈部的损伤机理及评价准则  26-30
  3.1 颈部损伤的临床症状及损伤机理  26-27
    3.1.1 颈部损伤的临床症状  26
    3.1.2 颈部损伤机理  26-27
  3.2 乘员颈部损伤准则及耐受限度  27-29
    3.2.1 剪切-伸展准则N_(km)  28-29
    3.2.2 本文采用的评价参数  29
  3.3 本章小结  29-30
第四章追尾碰撞有限元模型的建立  30-46
  4.1 客车三维实体模型的合理简化与建模  30-32
    4.1.1 客车骨架的特点与技术参数  30
    4.1.2 三维几何模型的简化与建立  30-32
  4.2 客车车身骨架有限元模型的建立  32-37
    4.2.1 车身结构有限元模型的简化  32-34
    4.2.2 网格划分  34-36
    4.2.3 材料模型选择和各总成质量加载  36-37
  4.3 乘员约束系统有限元模型的建立  37-40
    4.3.1 碰撞假人有限元模型的导入  37-38
    4.3.2 安全带有限元模型  38-39
    4.3.3 座椅有限元模型  39-40
  4.4 碰撞车辆有限元模型的建立  40-42
  4.5 仿真计算参数的设置  42-44
    4.5.1 碰撞车速  42-43
    4.5.2 重力加速度  43
    4.5.3 求解参数  43-44
  4.6 计算过程遇到的问题及解决措施  44-45
  4.7 本章小结  45-46
第五章客车追尾碰撞仿真结果分析  46-69
  5.1 碰撞速度对追尾碰撞的影响  46-58
    5.1.1 某6127型客车的仿真结果分析  46-53
    5.1.2 某6756型客车的仿真结果分析  53-58
  5.2 碰撞车辆质量对追尾碰撞的影响  58-59
    5.2.1 算例设计  58
    5.2.2 结果分析  58-59
  5.3 碰撞车辆与客车的重合率对追尾碰撞的影响  59-62
    5.3.1 算例设计  59
    5.3.2 某6127型客车的仿真结果分析  59-60
    5.3.3 某6756型客车的仿真结果分析  60-62
  5.4 客车蒙皮和玻璃对追尾碰撞的影响  62-65
    5.4.1 算例设计  62-63
    5.4.2 结果分析  63-65
  5.5 碰撞车辆的材料对追尾碰撞的影响  65-67
    5.5.1 算例设计  65
    5.5.2 结果分析  65-67
  5.6 本章小结  67-69
第六章客车后部缓冲吸能装置研究  69-79
  6.1 客车追尾碰撞后部结构的耐撞性设计  69
  6.2 薄壁构件吸能特性的对比分析  69-71
  6.3 客车后部缓冲吸能装置的改进设计  71-72
  6.4 改进前后的对比分析及评价  72-76
    6.4.1 某6127型客车改进前后的对比分析  72-74
    6.4.2 某6756型客车改进前后的对比分析  74-76
  6.5 对采用计算机仿真评价营运客车追尾碰撞安全性的建议  76-78
    6.5.1 对仿真建模方法的建议  76-77
    6.5.2 对评价指标的建议  77-78
  6.6 本章小结  78-79
总结与展望  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间参与的科研项目及论文发表情况  84-85
致谢  85

营运客车追尾碰撞仿真及后部结构耐撞性研究

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