轿车正面小角度碰撞和耐撞安全性分析

摘要

随着汽车工业的不断发展，车辆的被动安全性成为人们日益关注的焦点。现实生活中，大部分的碰撞形式都为小角度碰撞，这种碰撞形式会对车辆和驾驶员造成更为严重的伤害，另外，车辆与城市道路护栏的碰撞极易引起二次伤害，造成严重的后果。这就使得研究车辆的小角度碰撞和护栏碰撞有着非常重要的现实意义。
　　通过正面全宽碰撞和小角度碰撞的对比，观察车辆前围板、前纵梁和A、B、C柱的变形，从而得出两种碰撞形式对驾驶员生存空间的影响。车辆与护栏的碰撞研究中，对不同材料、形状和连接方式的护栏分别进行模拟仿真，分析不同护栏的安全性能，并对护栏横梁对驾驶员的二次伤害进行分析。
　　首先利用HyperMesh软件建立整车和护栏的有限元模型，如:网格划分、几何清理、设置材料属性、建立连接等工作;然后根据相应的法律法规赋予车辆初始速度，并进行关键字卡片设置，将模型保存为K文件后，导入LS-DYNA软件进行计算;最后利用HyperView和HyperGraph软件对结果进行分析。
　　通过对结果的分析可以得到结论:在同一碰撞速度下，小角度碰撞会对驾驶员生存空间造成更大的影响。在车辆与护栏碰撞过程中，护栏横梁与立柱之间采用一体化构造比采用焊接的方式安全性更好;钢材质的护栏性能要好于PVC材质的护栏;圆柱形护栏性能要稍好于矩形管形状的护栏，但是圆柱形护栏容易使车辆发生骑跨现象;采用焊接方式的矩形管形状的护栏，在发生碰撞后，护栏横梁极易与立柱发生脱离，进而使护栏横梁穿透前挡风玻璃对驾驶员造成二次伤害，并且这种伤害往往是致命的。最后提出了一些改进方法，来避免护栏对驾驶员造成的二次伤害，并对城市道路护栏的选取提出了一些建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国外发展现状

1．4 国内发展现状

1．5 国内外碰撞安全法规

1．6 研究的主要内容

1．7 有限元理论及算法介绍

1．7．1 非线性有限元理论

1．7．2 SPH算法

1．8 本章小结

第2章 小角度碰撞整车有限元模型建立

2．1 整车有限元模型建立

2．1．1 网格划分

2．1．2 材料属性设置

2．1．3 连接设置

2．1．4 质量点的建立

2．2 车辆碰撞CAE模型建立

2．2．1 刚性墙建立和接触设置

2．2．2 初始速度设置

2．2．3 重力加速度设置

2．2．4 沙漏控制

2．2．5 时间步长控制

2．2．6 关键字设置

2．3 本章小结

第3章 车辆小角度碰撞结果分析

3．1 正面100％全宽碰撞分析

3．1．1 前围板入侵量分析

3．1．2 前纵梁分析

3．1．3 A、B、C柱变形分析

3．2 正面15度夹角碰撞分析

3．2．1 前围板入侵量分析

3．2．2 前纵梁分析

3．2．3 A、B、C柱变形分析

3．3 整车碰撞能量分析

3．4 两种碰撞形式的结果分析

3．5 本章小结

第4章 车辆与城市道路中央护栏碰撞有限元分析

4．1 中央分隔带护栏类型介绍

4．2 矩形管护栏有限元模型建立

4．3 整车-矩形管护栏系统有限元模型建立

4．3．1 初始速度设置

4．3．2 接触设置

4．3．3 约束设置

4．3．4 连接设置

4．4 车辆-护栏碰撞结果分析

4．4．1 矩形管护栏变形分析

4．4．2 矩形管护栏应力分析

4．5 PVC材料护栏碰撞分析

4．6 圆柱形护栏-车辆碰撞分析

4．6．1 圆柱形护栏模型建立

4．6．2 材料属性和连接设置

4．6．3 约束和接触设置

4．6．4 圆柱形护栏-车辆碰撞结果分析

4．6．5 不同碰撞速度下圆柱形护栏结果分析

4．7 改进后矩形管护栏碰撞分析

4．7．1 共节点连接方式护栏变形分析

4．7．2 共节点连接护栏应力分析

4．8 改进后过渡型护栏碰撞分析

4．8．1 过渡型护栏有限元模型建立

4．8．2 过渡性护栏结果分析

4．9 本章小结

第5章 正面碰撞乘员安全研究分析

5．1 乘员损伤机理和约束系统

5．2 乘员伤害评价指标

5．3 乘员约束系统CAE模型建立

5．3．1 假人和座椅位置调整

5．3．2 安全带模型调整

5．3．3 接触和连接设置

5．4 护栏横梁-整车有限元模型建立

5．4．1 SPH质点建立

5．4．2 玻璃材料属性设置

5．4．3 接触设置

5．4．4 初始速度设置

5．4．5 连接设置和关键字设置

5．4．6 假人伤害结果分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文结论总结

6．2 展望

参考文献

硕士期间参与项目及发表论文

致谢