车辆侧面碰撞计算机模拟分析与评价研究

摘要

随着汽车保有量的增长,道路交通事故已经成为世界性的一大社会问题。全世界每年死于道路交通事故的人数估计超过50万人,道路交通事故给人类的生命和财产安全带来了严重的灾难。因此汽车被动安全技术的研究已经成为当今世界汽车科技研究的一大严峻课题。近十年的交通事故统计表明,侧面碰撞引起的交通事故均高于正面碰撞,侧面碰撞的致死率仅次于正面碰撞,而致伤率则居第一位。
　　 早期的汽车侧面碰撞安全性研究主要是采用反复试验的方法,汽车结构耐撞性、乘员保护系统和性能的检测主要依靠试验手段和经验,这需要相当长的研究周期,而且需要花费大量的人力、物力和财力,即便如此,得到的结果也不一定理想。但随着现代科学技术的深入发展,一批先进的汽车碰撞虚拟试验软件出现为汽车侧面碰撞安全性研究提供了良好的基础。虚拟试验的主要优点是:在汽车产品的设计阶段就可以对其进行模拟分析,并且可以很方便的进行实车试验手段无法实现的碰撞形式的分析研究,全面的发现并解决问题,从而缩短开发周期,降低研制费用。由于汽车侧面碰撞试验在我国还处于理论研究阶段,我国的汽车侧面碰撞法规刚刚出台,本文对汽车侧面碰撞进行虚拟试验研究,旨在研究汽车碰撞模型的正确建模方法,依据法规探讨有效的汽车碰撞CAE分析技术,为汽车侧面碰撞安全性提供安全评价依据。
　　 本文应用非线性动态有限元理论,利用LS-DYNA软件对某轿车实车侧面碰撞进行虚拟试验,通过对某轿车整车、侧面碰撞移动变形壁障的有限元建模,然后对汽车侧面碰撞虚拟试验中仿真过程参数进行设置与控制,最后对汽车侧面碰撞进行虚拟试验,求解出了整车的位移、速度、加速度和能量,实现了对该车侧面碰撞过程及碰撞性能的较全面且较可靠的评价。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 汽车被动安全性研究的意义

1.2 碰撞法规介绍

1.3 汽车侧面碰撞研究的意义和内容

1.3.1 碰撞研究的意义

1.3.2 汽车侧面碰撞研究的内容

1.4 汽车侧面碰撞的研究方法

1.4.1 试验研究

1.4.2 虚拟试验研究

1.5 本文课题研究内容

第2章 汽车侧面碰撞试验概述

2.1 汽车侧面碰撞试验

2.1.1 汽车侧面碰撞试验设备

2.1.2 汽车侧面碰撞试验程序

2.1.3 汽车侧面碰撞试验结果的评价

2.2 本章小结

第3章 汽车侧面碰撞虚拟试验建模理论

3.1 非线性动态有限元法

3.2 碰撞过程空间有限元离散化

3.3 碰撞模型中薄壳单元的选择和算法

3.3.1 S/R co-rotational Hughes-Liu薄壳单元

3.3.2 Belytschko-TSay薄壳单元

3.3.3 Belytschko-Tsay薄壳单元沙漏控制方法

3.4 时间积分和时步长控制

3.5 接触类型的设定

3.6 材料模型

3.6.1 各向同性弹性材料模型

3.6.2 分段线性塑性材料模型

3.6.3 泡沫材料模型

3.6.4 刚性材料模型

3.7 本章小结

第4章 汽车侧面碰撞计算机模拟分析

4.1 仿真软件LS-DYNA简介

4.2 虚拟试验中有限元模型的建立

4.2.1 车辆有限元计算的建模方法

4.2.2 整车有限元模型的建立

4.2.3 移动变形壁障模型

4.3 侧面碰撞虚拟试验过程参数设置与控制

4.4 仿真结果分析

4.4.1 汽车的相关分析

4.4.2 移动变形壁障

4.5 本章小结

第5章 结论及建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢