校车后防撞钢梁碰撞性能仿真分析

摘要

近年来，校车安全越来越引起大家的关注并成为社会关注的焦点，校车从客车类型中得以分离成为我国的一个新车种，其被动安全装置的研究与开发对保障学生乘员安全显得尤为重要，因此研究校车后防撞钢梁在校车发生追尾碰撞事故中其耐撞性能就具有十分重要的意义。
　　 本论文以我国某款校车后防撞钢梁为研究对象，考虑到在碰撞过程中涉及非线性问题，仿真分析工具笔者采用显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA模块部分。通过在ANSYS/LS-DYNA软件中建立校车后防撞钢梁碰撞模型，并对碰撞模型进行相关参数设置，然后对防撞钢梁在不同的碰撞条件下进行仿真分析。研究了防撞钢梁在不同碰撞速度下以及在相同速度的前提条件下不断变换防撞钢梁参数时的应力变化、速度变化、变形等情况信息，获得了防撞钢梁在不同碰撞条件下的碰撞变形规律，对防撞钢梁的耐撞性进行评价;最后着重对变换支架不同参数进行了仿真分析，支架在汽车碰撞中吸收了超过一半以上的能量，并且控制着应力、能量在防撞钢梁中的分布。仿真研究结果为减少校车后防撞钢梁盲目设计和进行后续优化设计提供一定的依据。其主要结论为:
　　 1.该校车防撞钢梁在低速时发生正面追尾碰撞，防撞钢梁变形很小，变形在安全许用范围之内，防撞钢梁起到较好的缓冲吸能作用，该结果对于在低速碰撞后防撞钢梁进行修复进而继续使用提供有益的参考。
　　 2.防撞钢梁在高速情况下发生追尾碰撞，防撞钢梁横梁和支架部分发生了很大的变形均被压溃，失去了继续缓冲吸能的作用，可见防撞钢梁只是在碰撞中起缓冲吸能作用，其吸能变形达到一定的程度便丧失了应有的作用。
　　 3.厚度对防撞钢梁的耐撞性能有着重要的影响，厚度并非越厚耐撞效果越好，合适的厚度才具有更好的碰撞性能。
　　 4.防撞钢梁的支架在追尾碰撞中吸收了大部分的碰撞动能，并控制着碰撞能量在防撞钢梁中的分配，不同参数形式的支架对防撞钢梁的耐撞效果影响是不同的。
　　 5.防撞钢梁支架中开设诱导结构十分必要，合适的诱导结构形状和位置在碰撞中能够引导着支架朝着理想的变形形式发展并能吸收最大的碰撞能量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题提出的背景和意义

1．2 国内外校车发展现状及相关法规

1．2．1 国外校车发展的现状及其法规

1．2．2 中国校车发展的现状及其法规

1．3 汽车的安全性能分类

1．4 汽车安全分析的方法

1．5 汽车后防撞装置

1．6 本课题研究的主要内容

2 汽车碰撞仿真的理论基础

2．1 材料弹塑性变形特性

2．2 碰撞中的力学方程

2．3 汽车碰撞中的非线性

2．3．1 几何非线性

2．3．2 材料非线性

2．3．3 接触非线性

2．4 有限元及其算法

2．5 时间积分与步长控制

2．6 本章小结

3 校车后防撞钢梁建模及相关参数控制

3．1 碰撞系统分析流程

3．2 校车后防撞钢梁模型

3．2．1 几何模型

3．2．2 有限元模型

3．3 影响模拟仿真的参数

3．3．1 有限元单元类型的选择

3．3．2 有限元网格尺寸的选取

3．3．3 沙漏现象及其控制

3．3．4 接触碰撞界面

3．3．5 积分点的数值

3．4 碰撞系统的参数设定

3．5 本章小结

4．防撞钢梁的碰撞仿真分析

4．1 碰撞速度

4．2 防撞钢梁碰撞性能评价参数

4．3 防撞钢梁厚度为5mm时碰撞仿真

4．4 校车后防撞钢梁不同厚度时碰撞仿真

4．5 本章小结

5．支架对碰撞性能的作用

5．1 支架在速度为8m／s时不同时刻的变形

5．2 支架在横梁上不同位置的仿真

5．3 支架不同厚度对碰撞效果的影响

5．4 支架截面形状对性能的影响

5．5 诱导结构对防撞钢梁的影响

5．5．1 支架在碰撞中的破坏形式

5．5．2 不同形状的诱导结构对碰撞效果的影响

5．5．3 诱导槽在支架上不同位置对碰撞效果的影响

5．6 本章小结

6 论文总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

个人简历

在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢