全承载大客车车身结构强度与侧翻碰撞性能分析

摘要

随着人们生活水平的提高，我国汽车保有量不断提升，交通事故的出现几率也在不断地攀升。我国已经成为全球交通事故死亡率最高的国家。根据交通部统计，侧翻事故发生的概率为3％，但是它造成的死亡人数却占各类事故总死亡人数的33％左右。由于大客车载客量大，一旦发生侧翻事故后果将不堪设想。因此，对大客车进行车身结构强度和侧翻碰撞性能的研究就显得非常重要。
　　 本文论述了汽车侧翻碰撞性能研究的重要性和必要性，分析了国内外的研究现状。以某全承载大客车为研究对象，根据联合国欧洲经济委员会最新修订颁布的欧洲安全法规(ECER66)，利用有限元法对其进行侧翻碰撞仿真计算研究。
　　 本文主要包括以下几个方面的内容:
　　 (1)通过合理选择单元类型及网格划分，对车身结构简化，建立了大客车车身骨架有限元模型。
　　 (2)对所建好的车身骨架有限元模型进行了弯曲、扭转、制动和转弯四种典型工况的静态结构分析，校核其刚度和强度。
　　 (3)通过模态分析，验证了车身结构在随机载荷下的动强度。
　　 (4)建立了该大客车侧翻碰撞有限元模型。根据欧洲安全法规(ECER66)，进行侧翻碰撞仿真模拟计算，分析了车身结构特别是立柱的耐撞性能。
　　 (5)将仿真计算结果与国内某客车厂所做实车侧翻试验结果进行对比，并对上部车身立柱的结构材料、壁厚进行改进设计。
　　 (6)最后分析了客车蒙皮对侧翻碰撞的影响程度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 汽车侧翻碰撞计算机仿真技术研究

1．3 国内外汽车侧翻碰撞研究现状

1．3．1 国外汽车侧翻研究现状

1．3．2 国内汽车侧翻研究现状

1．4 本文主要研究内容

1．5 本章小结

第2章 客车侧翻碰撞的有限元理论

2．1 非线性动态有限元求解控制方程

2．2 接触-碰撞界面算法

2．3 时间积分算法和步长控制

2．3．1 显式积分算法的基本方程

2．3．2 显式积分算法的时步控制

2．4 沙漏现象及其控制

2．5 工程软件相关介绍及选用依据

2．5．1 VPG软件介绍

2．5．2 LS-DYNA介绍

2．6 本章小结

第3章 大客车车身建模及模型验证

3．1 某6137客车简介

3．2 大客车整车几何模型建立

3．3 大客车有限元模型建立

3．3．1 单元类型选择

3．3．2 模型网格划分

3．3．3 材料属性定义

3．3．4 载荷的处理

3．4 模型工况验证

3．4．1 弯曲工况

3．4．2 扭转工况

3．4．3 制动工况

3．4．4 转弯工况

3．5 大客车车身模态分析

3．5．1 大客车车身模态仿真计算

3．5．2 大客车模态结果评价

3．6 本章小结

第4章 大客车侧翻碰撞仿真计算与结果分析

4．1 客车安全法规

4．1．1 FMVSS208翻滚实验

4．1．2 FMVSS216车顶抗压强度

4．1．3 ECE R66车身上部强度试验

4．2 车辆碰撞性能评价指标

4．3 车辆理论临界侧翻角的计算

4．4 大客车侧翻碰撞有限元模型的建立

4．4．1 翻滚平台有限元模型建立

4．4．2 大客车轮胎模型处理

4．4．3 大客车有限元模型的安放

4．5 仿真计算过程中的参数设置与控制

4．5．1 载荷和约束

4．5．2 接触的定义

4．5．3 材料选定

4．5．4 计算及输出参数设置

4．6 仿真计算结果分析

4．6．1 整车结构变形分析

4．6．2 大客车立柱变形分析

4．6．3 碰撞能量分析

4．6．4 碰撞加速度分析

4．7 本章小结

第5章 客车侧翻碰撞仿真与实车试验对比及模型改进

5．1 同国内实车侧翻碰撞实验结果对比

5．2 大客车模型改进设计

5．2．1 材料改进

5．2．2 构件厚度改进

5．3 改进前后侧翻碰撞仿真结果比较

5．4 本章小结

第6章 蒙皮对客车侧翻安全性的影响分析

6．1 含蒙皮大客车侧翻碰撞结构变形分析

6．2 立柱变形分析

6．3 碰撞能量结果分析

6．4 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 课题研究总结

7．2 进一步工作的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢