可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置研究

摘要

进入21世纪以后，车辆安全性越来越受到人们的重视，成为人们购车时考虑的最重要因素之一。EuroNCAP第二阶段对汽车安全性提出了更加苛刻的要求，C-NCAP也将增加新的测试项目，这对汽车的安全性设计提出了更大的挑战。汽车的前纵梁是前碰撞过程中主要的吸能部件，受到前部结构造型设计等方面的限制，前纵梁的长度是有限的。这就使得满足碰撞法规要求的车型，在更高车速碰撞时，乘员仍然存在较大的伤亡危险。特别是对于一些轻型和微型车，车内前部空间非常有限，难以达到好的碰撞安全效果。因此，如何在有限的汽车前部吸能空间的情况下，进一步改善前碰撞安全性能值得进一步的研究。 本文提出了将车辆的吸能空间主动拓展到车体外部的思想，通过在车辆的纵梁和前保险杠之间安装一套可伸缩的缓冲吸能装置，在碰撞前将设计在原吸能梁中的辅助吸能梁及保险杠中段伸出车外来达到增加吸能空间的效果。针对国内某量产车的前部结构设计了该新型碰撞缓冲吸能装置的样件，完成了样车的结构和控制系统改装。采用台车碰撞试验的方法，研究了装置在伸出及缩回状态下的高、低速碰撞性能；建立并验证了吸能装置的有限元模型，对装置在各个状态下的碰撞响应，以及诱导槽距离、壁厚因素的影响做了仿真研究。最后，在福特Taurus整车有限元模型的基础上，研究了装置在100％刚性墙正面碰撞和40％ODB偏置碰撞中的动力学响应。 论文的研究表明，该碰撞缓冲吸能装置能够有效的完成自由伸缩及锁止功能。在高速正面碰撞下，该碰撞缓冲吸能装置能有效增加车辆的碰撞缓冲吸能空间，从而改善碰撞吸能过程，达到对车内乘员更好的保护效果。在低速碰撞条件下，该碰撞缓冲吸能装置能够完全吸收碰撞能量，使得车身主要零部件免于破坏，减少车辆维修费用。即使在缩回状态发生碰撞事故，该装置也不会对原车碰撞性能造成不利影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1本课题研究的背景和意义

1.2汽车碰撞中的乘员损伤机理及安全车身结构

1.3汽车碰撞缓冲吸能结构的国内外研究现状

1.3.1国外汽车碰撞缓冲吸能结构研究现状

1.3.2国内汽车碰撞缓冲吸能结构研究现状

1.4本论文的主要内容

第2章 典型前碰撞缓冲吸能结构的研究

2.1薄壁构件吸能

2.1.1薄壁构件的变形模式及其影响因素

2.1.2薄壁构件吸能特性影响因素

2.2波纹管吸能

2.3填充材料吸能

2.4液压缓冲吸能

2.5本章小结

第3章可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的结构开发

3.1理想的前碰撞特性

3.2新型碰撞缓冲吸能装置的方案和结构设计

3.2.1设计原理

3.2.2吸能方式

3.2.3结构方案研究

3.3可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的实车改装与试验

3.3.1实车改装

3.3.2分段式保险杠设计

3.3.3可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的控制系统

3.3.4可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的操控试验

3.4本章小结

第4章 可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的试验研究

4.1汽车碰撞试验法概述

4.2可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的碰撞试验研究

4.2.1可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的碰撞试验方法

4.2.2试验准备

4.2.3试验结果分析

4.3本章小结

第5章可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置部件仿真研究

5.1汽车碰撞仿真概述

5.2汽车碰撞仿真中的有限元基本理论

5.3可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的部件仿真研究

5.3.1仿真模型的建立和验证

5.3.2装置在各种状态下的仿真结果分析

5.4可伸缩汽车碰撞缓冲吸能装置吸能特性的研究

5.4.1诱导槽距离的影响

5.4.2壁厚的影响

5.5本章小结

第6章可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置整车仿真研究

6.1有限元模型的建立和验证

6.1.1整车有限元模型的建立

6.1.2整车有限元模型的验证

6.1.3 ODB模型的建立与验证

6.2装有可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的整车仿真研究

6.2.1整车前部结构改装

6.2.2 56km／h 100％刚性墙正面碰撞仿真

6.2.3 64km／h 40％ODB偏置碰撞仿真

6.3仿真结论

总结与展望

参考文献

附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢