汽车模拟碰撞试验台设计及动力学分析

摘要

汽车的安全性包括主动安全性和被动安全性，其中，主动安全是指汽车预防或回避事故的性能，被动安全性是指碰撞发生后避免乘员受到伤害的能力。相对主动安全而言，被动安全对保护乘员生命安全具有更直接更现实的意义。目前，汽车被动安全性研究的主要方法有汽车实车碰撞和计算机仿真两大类。汽车实车碰撞是发达国家进行汽车被动安全研究的普遍方法。该方法能真实地再现交通事故中汽车的实际碰撞过程，但是，汽车实车碰撞是破坏性试验，需要较大的试验场地，研究成本较高。随着计算机技术和计算力学的发展，计算机仿真技术已经成为汽车被动安全性研究的主要方法之一。该方法成本较低，相应研究周期短，其计算结果可以直接用于汽车的结构设计。但计算机仿真所需要的重要参数和仿真结果的验证，必须依靠汽车实车碰撞试验来提供，两者是相辅相成的。　　结合汽车实车碰撞试验研究和计算机仿真技术的特点，我校汽车模拟实验室在借鉴国内外同类其它碰撞试验台的基础上，自行开发设计了一种汽车模拟碰撞试验台。该试验台结构简单，成本低，调整方便，可以为计算机模拟提供基本的碰撞数据，从而为开展汽车安全研究、乘员损伤评价和汽车碰撞安全假人的研究提供试验平台。　　本论文在介绍国内外汽车碰撞试验台的基础上，提出汽车模拟碰撞试验台的设计方案，给出了实验台的主要结构；建立了运动滑车的动力学模型；应用MATLAB软件作为工具，分析了影响运动滑车速度、加速度变化的主要参数；并运用多刚体动力学中的凯恩-休斯顿方法，建立了力学等效仿生人体的动力学模型。论文的研究内容可以为模拟碰撞试验台的设计制造提供理论依据，并为进一步开展汽车被动安全、汽车碰撞假人设计与制造、乘员的损伤评价等方面的研究打下坚实的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的来源和意义

1.2汽车安全的研究现状和发展趋势

1.3本文主要研究内容

2汽车被动安全性研究方法概述

2.1汽车碰撞安全试验

2.1.1实车碰撞试验方法

2.1.2撞车模拟试验

2.2汽车碰撞的计算机仿真

2.3本章小结

3汽车模拟碰撞试验台方案设计

3.1汽车模拟碰撞试验台的结构

3.2模拟碰撞试验台的工作原理

3.3模拟碰撞试验台的试验步骤

3.4汽车模拟碰撞试验台结构设计中的技术难点

3.5仿生假人简介

3.6本章小结

4运动滑车的动力学分析

4.1运动滑车的动力学分析

4.1.1运动过程及受力分析

4.1.2位移的动态响应求解

4.1.3 MATLAB软件简介

4.1.4试验结果分析

4.2影响动力学特性的主要参数

4.3本章小结

5人体的多刚体动力学模型分析

5.1多刚体系统中典型物体的运动学分析

5.1.1多刚体系统拓扑结构

5.1.2多刚体系统中典型刚体的几何描述

5.1.3多刚体系统中典型刚体的运动描述

5.2多刚体系统的动力学方程

5.3人体动力学模型

5.3.1力学等效仿生假人的结构特点

5.3.2人体系统动力学模型

5.3.3关节特性分析

5.3.4乘员环境描述

5.4本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果简介

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致谢