汽车整车及乘员约束系统正面碰撞仿真与优化研究

摘要

本文首先简要介绍了汽车安全性，主要是被动安全性方面的知识。然后比较系统的论述了应用于汽车碰撞仿真技术的非线性有限元法、动态显式积分算法及本文所用的PAM-CRASH软件的基本算法等基本理论。 对车辆典型薄壁梁的碰撞过程进行了计算机仿真研究，研究了碰撞仿真过程中重要参数的设置以及对仿真分析结果的影响，为有限元模型及仿真分析结果的准确性打下了坚实的基础。 提出了微型客车正面碰撞安全性改进的方法和思路，建立了完整的微型客车碰撞有限元模型，进行正面碰撞仿真分析。通过实车碰撞试验，检验了模型的正确性。然后优化改进车身结构，再次进行了碰撞仿真分析，仿真结果表明该车车身结构的耐撞性得到了明显提高。 建立了简化的乘员约束系统有限元模型，利用仿真分析结果中得到的车身减速度曲线，进行仿真分析研究，优化了微型客车乘员约束系统包括安全带和安全气囊的参数。 本文提出了完整的汽车正面碰撞安全性改进的方法和思路，通过理论分析、计算机仿真和实车试验三者相结合，对车身结构和乘员约束系统两方面进行了研究，全面提高了微型客车的正面碰撞安全性，并阐述了有限元仿真技术在正面碰撞安全性研究中的巨大作用。最后还根据对本次毕业设计的总结提出了以后还需要进一步研究的内容。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2本文的研究内容

1.3本章小结

第二章汽车安全性综述及有限元基本理论

2.1汽车安全性综述

2.1.1汽车被动安全性

2.1.2汽车碰撞试验及法规

2.1.3碰撞中对乘员伤害程度的评价指标

2.1.4汽车碰撞的计算机仿真

2.2非线性有限元法

2.2.1非线性有限元法的基本理论

2.2.2显式算法

2.3汽车碰撞仿真有限元软件PAM-CRASH的基本算法

2.3.1初始阶段

2.3.2计算阶段

2.4本章小结

第三章车辆典型薄壁梁碰撞特性与参数设置的研究

3.1薄壁梁研究领域的一些结论

3.1.1薄壁方截面直梁的碰撞过程

3.1.2薄壁梁屈曲半波长的理论计算

3.2薄壁梁试验及有限元模型的建立

3.2.1薄壁梁试验简介[40]

3.2.2薄壁梁碰撞有限元模型的建立

3.3碰撞仿真过程中重要参数设置的研究

3.3.1单元大小问题

3.3.2应变率问题

3.3.3时间步长问题

3.4本章小结

第四章整车有限元模型的建立

4.1 CAD建模

4.1.1 CAD建模前需注意的问题

4.1.2零件的CAD建模

4.1.3某型微型客车整车CAD模型

4.1.4整车CAD建模步骤总结

4.2整车有限元建模

4.2.1有限元网格划分建模标准

4.2.2整车有限元模型的建立

4.2.3整车碰撞计算模型的建立

4.4本章小结

第五章微型客车车身结构耐撞性改进的理论与方法

5.1微型客车正面碰撞安全性改进的方法和思路

5.2安全车身的概念

5.3微型客车碰撞仿真和改进设计

5.3.1原车结构分析和改进

5.3.2微型客车车架分析

5.3.3整车初次碰撞仿真分析

5.3.4整车碰撞模型的有效性检验

5.3.5车身结构分析及改进

5.3.6改进后的整车碰撞仿真结果

5.3.7整车碰撞性能的改善

5.4本章小结

第六章乘员约束系统仿真分析及参数优化

6.1乘员约束系统简介

6.1.1安全带

6.1.2安全气囊

6.2建立乘员约束系统模型

6.2.1车身模型

6.2.2假人模型

6.2.3安全带的特性

6.2.4安全气囊的特性

6.3仿真分析结果及分析

6.3.1仿真分析方案及结果汇总

6.3.2结果分析

6.4车身结构和乘员约束系统改进优化后的实车碰撞试验结果

6.5本章小结

第七章全文总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文