轿车侧面柱撞车身结构安全性研究

摘要

轿车侧面碰撞有车对障碍物和车对车两种侧面碰撞形式，在交通事故中，它是导致人员重伤与死亡的主要事故形态。针对车辆侧撞试验方面的研究，我国起步较晚，国内对于汽车侧撞得研究主要集中在车对车的研究上，而对于车与障碍物之间侧撞的研究几乎空白，目前国内开展的蜂窝铝壁障侧面碰撞试验，可以很好的模拟两车碰撞，却不能体现侧面柱碰撞给乘员带来的潜在威胁。因此，进行侧面柱碰撞的研究，对提高轿车侧撞结构安全性有重大的意义。
　　 对于轿车侧柱碰撞，文章首先建立欧、美不同试验法规的侧柱碰撞有限元模型，通过对Taurus的两个不同模型的侧柱碰撞的仿真动画、系统能量响应特性、车身侧围结构变形特性、B柱侵入量和侵入速度等方面进行了深入的对比分析，进一步揭示侧面柱碰撞的碰撞特性和分析两种标准下对车身结构安全性要求的不同;其次在此基础上探讨了提高车辆侧面柱碰撞结构耐撞性能的有效措施，提出了三个优化美标试验条件下的侧面柱碰撞车身结构安全性的方案。
　　 研究结果表明:美标试验条件下侧面柱碰撞有限元模型的总能量比较大、侧围结构变形大，B柱侵入量和侵入速度大。北美标准下的侧面柱碰试验对于汽车的侧面结构设计的要求更加严格，对车身结构耐撞性的要求更高。通过对侧围结构部件的厚度调整、使用高强度钢、增添侧碰防撞横梁可以有效减小车辆侧面柱碰撞的B柱侵入量;大大提高车辆侧面柱碰撞的结构安全性。本文的研究方法和结果对改进车辆的侧面柱碰撞安全性具有重要的工程实用意义和参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 汽车侧面柱碰撞研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．3 汽车侧面碰撞研究方法

1．3．1 实车碰撞试验法

1．3．2 台车碰撞试验法

1．3．3 CAE分析法

1．4 汽车侧碰相关试验法规

1．4．1 欧美侧面碰撞试验法规

1．4．2 侧面柱碰撞试验法规

1．5 本文课题背景和研究内容

第2章 汽车碰撞仿真的基础理论

2．1 碰撞有限元分析的理论基础

2．1．1 非线性有限元控制方程

2．1．2 时步控制法与显示积分算法

2．1．3 显式动力薄壳单元

2．1．4 材料本构关系模型

2．1．5 接触算法

2．2 碰撞损伤生物力学的基础理论

2．2．1 损伤生物力学的基本理论

2．2．2 侧面碰撞损伤机理

2．3 本章小结

第3章 侧面柱碰仿真模型的建立及有效性验证

3．1 Taurus整车有限元模型的建立

3．1．1 侧围总成有限元模型

3．1．2 车门有限元模型

3．1．3 座椅有限元模型

3．2 欧、美试验标准下侧面柱碰有限元模型的建立

3．3 Taurus侧碰仿真模型有效性验证

3．4 本章小结

第4章 欧美试验标准下侧柱撞对比研究和结构优化

4．1 侧面柱碰撞的力学分析

4．2 欧美试验标准下侧柱撞对比

4．2．1 整车动态响应对比

4．2．2 系统总能量对比

4．2．3 侧围结构变形对比

4．2．4 侧围结构侵入量分析

4．3 美标试验标准下的汽车侧围优化

4．3．1 增加板件厚度

4．3．2 采用高强度钢板

4．3．3 增添防撞横梁

4．4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢