汽车正面碰撞及其薄壁构件吸能研究

摘要

目前，随着我国汽车保有量的迅速增长，随之而来的交通事故数量及其造成的人员伤亡数量也呈上升趋势。为提高汽车被动安全性能，减少乘员伤亡，在汽车开发阶段必须开展汽车结构的耐撞性研究。
　　 本文以汽车正面碰撞为主要研究对象，采用LS-DYNA为求解器，Hypermesh和Ls-Prepost作为前后处理软件，进行汽车正面碰撞的计算机模拟。探讨了整车正面碰撞有限元建模规则，并针对计算机模拟所遇到的困难加以探讨，如网格划分、材料选择、接触问题的处理等。
　　 本文还按照相关法规的有关规定对仿真过程进行设置，完成汽车正面碰撞的仿真模拟。通过将模拟结果与相关碰撞试验结果的比较分析，证明了模型的合理性。最后，针对汽车模型存在的吸能不足的缺点进行结构改进。主要包括，薄壁结构件的截面形式、厚度、截面约束，以及变形引导结构等进行仿真模拟，找到具有较高吸能效果的薄壁构件结构形式。
　　 本文的工作对汽车碰撞安全仿真研究具有借鉴意义，所得的结论对车身结构设计和安全分析具有参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.1.1 课题的背景

1.1.2 课题的意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.2.1 课题的国外研究现状

1.2.2 课题的国内研究现状

1.3 汽车碰撞安全的研究方法

1.3.1 试验研究

1.3.2 计算机仿真研究

1.4 本文的主要工作

第2章 基本理论及相关软件介绍

2.1 汽车碰撞仿真中的有限元基本理论

2.1.1 物体变形的描述

2.1.2 汽车碰撞过程的非线性特征

2.1.3 单元类型及其算法

2.1.4 材料模型

2.1.5 沙漏控制

2.1.6 时间积分和步长控制

2.1.7 接触界面处理

2.1.8 接触摩擦力的计算

2.2 相关软件介绍

2.2.1 核心求解器LS-DYNA简介

2.2.2 有限元前处理软件Hypermesh功能简介

2.2.3 后处理软件LS-Prepost功能简介

2.3 本章小结

第3章 汽车正面碰撞的仿真分析

3.1 整车有限元模型

3.1.1 有限元模型建模

3.1.2 有限元模型的单元检查

3.2 碰撞有限元模型求解

3.2.1 整车有限元模型求解基本设置

3.2.2 包含特定信息的ASCII文件设置

3.2.3 整车有限元模型求解K文件输出

3.3 整车碰撞仿真结果的后处理分析

3.3.1 碰撞仿真过程分析

3.3.2 碰撞过程中的速度变化分析

3.3.3 碰撞过程中的加速度变化分析

3.3.4 碰撞过程中的能量变化分析

3.4 本章小结

第4章 薄壁构件变形吸能研究

4.1 薄壁构件变形吸能研究现状概述

4.2 普通薄壁直梁变形吸能研究

4.2.1 相同周长不同截面形式薄壁梁吸能比较

4.2.2 厚度对于薄壁梁吸能能力的影响

4.2.3 单元尺寸对于薄壁梁吸能能力的影响

4.2.4 碰撞速度对于薄壁梁吸能能力的影响

4.3 约束截面梁的变形吸能设计

4.4 变形吸能引导结构设计

4.4.1 变形引导槽

4.4.2 孔洞缺陷

4.6 本章小结

第5章 结论及展望

5.1 本文结论

5.2 论文展望

参考文献

致谢