微型客车车门侧面碰撞有限元分析与研究

摘要

近年来我国汽车数量的增长使汽车交通事故已成为一大社会问题。因此汽车被动安全性逐渐成为人们研究的热点。2006年7月，我国出台了车辆侧面碰撞方面的安全法规，由此推动了车辆侧面碰撞方面的研究工作。 在车辆侧面碰撞法规中对侧门强度有着十分明确的要求，车门作为车身的主要部件对汽车的侧面碰撞安全性有着重要的影响。本文将某微型客车前侧门从整车模型中独立出来进行侧面碰撞的有限元分析，以获得该车门侧面碰撞仿真方面的经验，为汽车侧面碰撞的研究拓展思路。 本文基于非线性有限元理论，通过使用LS—DYNA对车门材料性能进行了分析，对车门侧面碰撞有限元分析的一些影响因素进行了讨论，从而制定了一种非线性有限元分析的建模方法，初步探讨了非线性有限元建模和模拟计算过程中控制参数选择等问题。然后针对某款微型客车前侧门，运用有限元前处理软件HYPERMESH建立了车门的有限元模型，并进行了车门结构性能分析。随后参照相应法规运用LS—DYNA软件对车门有限元模型进行了不同部位的侧面碰撞模拟分析。分析了车门各部件的吸能、车门的变形、碰撞力、圆柱碰撞减速度、车门质心加速度等有关抗撞性能因素在碰撞过程中的变化情况。为整车侧面碰撞性能的仿真研究提供了经验。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2研究目的和意义

1.3汽车碰撞计算机仿真研究概况分析

1.3.1汽车碰撞有限元法研究概况分析

1.3.2国内外碰撞计算机仿真研究概况分析

1.4本文研究内容

第二章汽车碰撞模拟计算有限元基础理论

2.1动态显示解法基础

2.1.1运动方程

2.1.2动量守恒方程

2.1.3质量守恒方程

2.1.4能量守恒方程

2.2时间积分和时间步长控制

2.2.1时间积分算法

2.2.2时间步长控制

2.3汽车碰撞模拟中的结构单元

2.3.1 S/R co-rotational Hughes-Li薄壳单元

2.3.2 Belytschko-Tsay薄壳单元

2.4本章小结

第三章微型客车车门侧面碰撞模拟效率与精度的影响因素分析

3.1单元尺寸影响

3.2单元类型选择

3.3沙漏效应

3.4积分点的选取

3.5接触的定义

3.6在模型建立中应该注意的几个问题

3.7本章小结

第四章车门碰撞有限元模型建立与计算

4.1车门碰撞有限元模型的建立

4.1.1模型的导入及几何清理

4.1.2单元的选取

4.1.3部件参数和材料模型的定义

4.1.4网格的划分

4.1.5连接方式的模拟

4.1.6有限元模型的建立

4.2车门结构的静态性能分析

4.3初始条件

4.3.1车门边界约束条件

4.3.2碰撞圆柱的确定

4.3.3接触的定义

4.3.4碰撞模拟时间的确定

4.3.5沙漏控制

4.4车门侧面碰撞模拟结果分析

4.4.1碰撞模拟的变形分析

4.4.2碰撞模拟的加速度分析

4.5应变率对碰撞性能的影响

4.6本章小结

第五章不同碰撞位置碰撞模拟比较

5.1方案确定

5.2仿真结果的比较

5.2.1车门吸能比较

5.2.2车门变形比较

5.2.3碰撞接触力比较

5.2.4质心加速度比较

5.3本章小结

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录