基于有限元仿真技术的车辆碰撞过程再现研究

摘要

当今社会随着人们汽车保有量的不断增加，汽车碰撞事故的总数也逐年增多。对于一般的交通事故，通常可以根据汽车部件的变形以及事故现场的轮胎痕迹等推测事故发生的过程。但是，在某些由于天气恶劣或者汽车碰撞痕迹遭到明显破坏的情况下，单一的推算不能及时解决事故引起的各类民事纠纷。因此，交通管理部门需要使用计算机事故仿真软件再现事故发生的过程。本文介绍的有限元分析技术可以准确再现汽车碰撞的过程，并且可以较为精确地得出汽车在碰撞过程中的各个变量的变化结果，从而为交通事故的责任划定工作提供合理的依据。
　　本文首先在参考大量文献以及参与社会调研的基础上，介绍了非线性动态显式有限元碰撞仿真技术在国内外的研究现状，并对有限元相关的理论算法进行了详细的讲解，列出了求解分析中遇到的技术难点问题，总结了提高汽车碰撞仿真计算效率的有效控制方法，并且重点从整车模型、接触处理以及碰撞参数设置等方面研究精确再现汽车碰撞过程的重要条件，对使用有限元软件分析汽车碰撞的整个过程进行了详细的归纳。
　　其次，作者在论文研究期间参与了若干由交警、司法部门委托处理的交通碰撞案件，将理论推算方法与有限元软件分析技术相结合，通过使用有限元软件再现了典型的正面碰撞与侧面碰撞案例。两次碰撞案例分别以速度值为事故再现的优化变量，在相同条件下，模拟了三次不同速度的汽车碰撞过程。最后，在后处理中得出汽车碰撞变形的大小、应力变化的过程以及各个运动变量的结果。从结果的分析中验证了碰撞分析时的计算速度与理论推算值有一定的吻合性。
　　本文详细地讲解了使用有限元分析软件再现汽车碰撞事故的分析流程，为今后的拓展应用提供了一个阶段性成果。