桑塔纳2000前碰中乘员运动响应的计算机模拟

摘要

汽车被动安全性是消费者极其关注的车辆性能之一，也是汽车制造商研发改进产品的重点。本文针对在国内市场占有率很高的桑塔纳2000型轿车，采用计算机仿真的手段，基于PAM-CRASH & PAM-SAFE软件平台，运用多体系统动力学和有限元方法，设计了低速、中速、高速，100％正面碰撞、偏置碰撞、斜角碰撞，不佩带安全带、只佩带安全带、佩带安全带并配备安全气囊等9种碰撞方案进行计算模拟分析。文章建立了带乘员及完整约束系统(安全带和安全气囊)的整车碰撞模型，并根据实车试验对该模型进行了验证。使用验证后的模型进行各种方案的计算分析，对舱内乘员运动响应情况、轿车的前碰安全性能等作了比较全面的分析和评价，为进一步优化设计提供了参考依据。本课题还在实际操作中研究了包括乘员及约束系统仿真、带乘员及完整约束系统(安全带和安全气囊)的整车碰撞仿真等计算机模拟仿真方法，为运用计算机仿真方法研究汽车被动安全性积累了大量数据和经验，同时也对国内汽车被动安全性计算机仿真水平的提高有着积极意义。关键词：汽车碰撞、乘员运动响应、计算机模拟、约束系统

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第一章绪论

1.1课题背景情况和研究意义

1.2汽车前碰的研究分析方法

1.3本文的研究目的及研究内容

第二章汽车前碰安全特性

2.1正面碰撞法规及乘员保护的强制性法规

2.1.1现行的正面碰撞试验法规

2.1.2现行正面碰撞试验法规的评价效能和存在的问题

2.1.3正踫乘员伤害评价指标和乘员保护强制性法规

2.2汽车前碰安全性能的评价

2.3乘员保护性能研究的试验及仿真

第三章PAM-SAFE中的人体模型、安全带模型及气囊模型

3.1物理人体模型介绍

3.2计算仿真用数值人体模型

3.3 PAM-SAFE中基于多刚体理论的混合人体模型

3.4安全带系统模型

3.4.1汽车座椅安全带系统

3.4.2 PAM-SAFE的安全带系统模型

3.5安全气囊模型

第四章相关数值模拟理论及PAM-CRASH中的算法

4.1关于接触定义

4.1.1 PAM-CRASH中常用的接触类型

4.1.2接触类型的描述

4.1.3接触算法

4.2关于材料的定义

4.2.1 PAM中的基本材料法则

4.2.2体单元

4.2.3 21号体单元材料描述

4.2.4 25号体单元材料描述

4.3显式算法

4.4关于沙漏的控制

第五章乘员及约束系统的建模和整车的前碰计算模拟

5.1计算模型的建立

5.1.1乘员及约束系统模型

5.1.2带乘员及约束系统的整车碰撞模型

5.2模型与试验的对比验证

5.2.1安全带失效模拟模型的建立

5.2.2验证模型模拟计算结果与试验的对比

5.3碰撞方案的设计

5.4各碰撞方案模型建模和计算

第六章桑塔纳2000前碰中乘员运动响应的模拟结果分析

6.1不同碰撞速度的方案模拟结果分析

6.1.1乘员运动轨迹模拟结果分析

6.1.2乘员伤害指标模拟结果分析

6.1.3车辆变形、B柱减速度模拟结果分析

6.2不同碰撞形式的方案模拟结果分析

6.2.1乘员运动轨迹模拟结果分析

6.2.2乘员伤害指标模拟结果分析

6.2.3车辆变形、B柱减速度模拟结果分析

6.3不同约束状态下的方案模拟结果分析

6.3.1碰撞过程序列图

6.3.2乘员运动轨迹模拟结果分析

6.3.3乘员伤害指标模拟结果分析

第七章全文总结

参考文献

致谢