带有假人模型的轿车正面碰撞模拟计算与分析

摘要

在汽车被动安全性的研究中，计算机模拟技术的应用已大大节约了开发时间和开发成本。本文利用Hypemesh和PAMCRASH建立了某车型轿车的正面碰撞模型，主要是乘员约束系统(包括整车有限元模型、多刚体假人、安全带模型)，并参照整车碰撞试验条件进行了模拟计算。模拟计算所得的假人的伤害指标，包括头部性能指标、胸部性能指标、大腿性能指标与试验结果相比，基本吻合，证明所采用的建模和计算方法基本正确。这些方法对企业改善产品的被动安全性或开发新产品有着重要的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2课题的背景和意义

1.3本论文的技术路线

第二章正面碰撞的安全性分析

2.1汽车正面碰撞的安全性分析

2.1.1汽车碰撞安全性问题的概述

2.2汽车正面碰撞的试验和法规

2.2.1实车碰撞试验法规

2.2.2更高的汽车碰撞性能要求

2.3人体伤害评价及碰撞试验假人

2.3.1概述

2.3.2人体伤害指标

2.3.3人体的模拟研究

2.4汽车碰撞的主要模拟方法

第三章汽车碰撞有限元模拟计算的基本理论

3.1有限元法的理论基础

3.2汽车碰撞模拟有限元软件概述

3.3汽车碰撞有限元软件PAMCRASH的基本理论

3.3.1显式算法

3.3.2 Mindlin-Reissner板单元理论

3.3.3 Belytschko-Lin-Tsay壳单元

3.3.4大变形力学

3.3.5基本的材料准则和单元删除

3.3.6体单元材料特性描述

3.3.7刚体的处理

3.3.8焊接的处理

3.3.9四节点壳单元的沙漏控制

3.3.10体单元的沙漏控制

3.4 PAMCRASH的基本算法

3.4.1初始阶段

3.4.2计算阶段

第四章正面碰撞计算模型的建立

4.1假人

4.1.1假人的基本信息和参数

4.1.2乘员伤害指标的提取

4.1.3假人的定位

4.2安全带

4.2.1安全带的力学分析

4.2.2汽车座椅安全带分类

4.2.3安全带的组成及各部件作用

4.2.4安全带模型的建立

4.3有限元建模

4.3.1有限元建模前需注意的问题

4.3.2零件有限元模型的建立

4.3.3建立计算模型

第五章模拟结果分析

5.1乘员伤害指标分析

5.1.1头部伤害指数HIC(Head Injury Criterion)

5.1.2胸部3毫秒合成加速度指标(a3MS)

5.1.3腿部轴向力荷载

5.1.4胸部压缩位移量

5.1.5安全带的受力情况

5.1.6胸部损伤指标TTI(Thoracic Trauma Index)

5.1.7粘性伤害指标VC(Viscous Injury Response)

5.2滑动副的模拟情况

5.3约束系统性能/假人的运动情况

5.3.1内饰件对乘员膝部的影响

5.3.2地板对乘员脚部的影响

5.3.3冲击吸收型转向管柱对乘员的保护作用

5.3.4座椅与安全带对乘员的保护

第六章全文总结

参考文献

致谢