某型轿车侧面碰撞计算机仿真分析

摘要

随着中国经济的不断发展，伴随着汽车保有量的日益增加，汽车已经成为人们日程生活必不可少的交通工具，但同时也使得交通事故的数量及其造成的人员伤害的数量呈现出上升的趋势。而其中侧面碰撞引起的交通事故致死率虽没有正面碰撞高，但致伤率与其他碰撞形式相比则居第一位。
　　近些年随着计算机推广和使用，一些先进的汽车碰撞辅助分析软件的出现为汽车侧面碰撞安全性研究提供了方便的平台。通过计算机辅助分析软件，在汽车设计研发阶段就可以对其进行模拟分析，可以提前发现问题，从而缩短整车研发周期，减少碰撞试验次数，降低研制费用，加快新车型的研发速度。
　　本文详细研究并学习了国内外汽车碰撞法规的内容和发展以及与汽车碰撞相关的有限元基本理论，内容包括显示非线性有限元理论、单元计算的单点积分和沙漏控制、整车碰撞中的壳体单元理论、接触碰撞的算法以及材料模型和本构关系等。
　　通过研究国内外汽车碰撞法规，首先利用HyperWorks计算机分析软件对整车CAD模型进行几何清理、网格划分、单元类型、材料属性的定义，和对有限元模型中初始条件，边界条件，控制参数等进行设置，详细分析整车有限元模型，刚性体，移动变形壁障的有限元模型的建立过程，最后在LS-DYNA软件中进行求解。根据最新版C-NCAP和E-NCAP法规要求，分别对侧面移动障碍壁碰撞和侧面刚性柱碰撞两种工况进行模拟分析，从汽车左侧B柱的侵入量、侵入速度、侵入加速度;车门的侵入量、侵入速度、侵入加速度，以及整车能量的角度进行详细的分析与评价，并将分析结果进行对比。最终总结出了较为可靠的结论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题选题的意义

1．2 碰撞法规介绍

1．2．1 国外汽车碰撞安全法规及其发展

1．2．2 国内汽车碰撞安全法规及其发展

1．3 国内外汽车碰撞仿真分析的概况

1．3．1 国外汽车碰撞仿真分析研究发展概况

1．3．2 国内汽车碰撞仿真分析研究发展概况

1．4 汽车碰撞的计算机模拟仿真研究方法及发展

1．5 课题主要研究内容

第2章 汽车碰撞有限元基本理论

2．1 有限元的基本思想、发展应用概况和趋势

2．2 有限元的特性

2．3 显示非线性有限元理论

2．3．1 物体的构型描述

2．3．2 运动微分方程

2．3．3 动量守恒、质量守恒、能量守恒方程

2．3．4 边界条件

2．3．5 碰撞过程中的有限元离散化

2．4 单元计算的单点积分与沙漏控制

2．5 时间积分和时间步长控制

2．5．1 时间积分和稳定性

2．5．2 时间步长控制

2．6 整车碰撞中的壳体单元理论

2．6．1 Hughes-Liu薄壳单元理论

2．6．2 Belytschko-Tsay薄壳单元理论

2．7 接触碰撞算法

2．7．1 接触碰撞算法概述

2．7．2 接触碰撞的数值计算方法

2．8 本章小结

第3章 汽车有限元模型的建立

3．1 常用软件概况

3．1．1 HyperWorks概况

3．1．2 LS-DYNA概况

3．1．3 MADYMO概况

3．2 整车CAD模型的建立

3．2．1 几何模型的简化处理

3．2．2 CAD模型的建立

3．3 整车有限元模型的建立

3．3．1 建模原则

3．3．2 车身模型的几何清理

3．3．3 网格划分及孔洞处理

3．3．4 网格质量控制

3．3．5 材料及其定义

3．3．6 焊点及铰链的连接

3．4 刚性体的建模

3．5 移动变形壁障有限元模型的建立

3．6 初始条件和边界条件的定义和参数的设置

3．6．1 初始、载荷、约束条件设置

3．6．2 计算控制参数设置

3．7 K文件的输出

3．8 求解

3．9 本章小结

第4章 汽车侧面碰撞的计算机仿真分析

4．1 侧面移动障碍壁碰撞

4．1．1 试验法规

4．1．2 试验分析内容

4．1．3 仿真结果分析

4．2 侧面刚性柱碰撞

4．2．1 试验法规

4．2．2 试验分析内容

4．2．3 仿真结果分析

4．3 侧面移动壁张碰撞与侧面刚性柱碰撞分析对比

4．3．1 侵入量对比分析

4．3．2 速度加速度对比分析

4．3．3 能量对比分析

4．4 提高侧面碰撞安全性措施

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 结论

5．2 本文的不足和展望

参考文献

致谢