平头轻型卡车驾驶室碰撞安全性仿真

摘要

在我国，与乘用车相比商用车在安全技术和装备上要明显落后。国内对于商用车的被动安全性也缺乏足够的重视，暂时还没有强制性的法规出台，近年来，随着我国公路运输对高速、重载要求的不断增加，商用车的被动安全问题日益突出。 目前，生产与销售以及社会保有的卡车中平头车占绝大多数，各大公司薪开发的车型也多以平头车为主。与长头车比较，平头车的结构特点决定了其驾驶员座位到汽车最前端面的距离要短，一旦发生交通事故，汽车遭遇正面撞击时没有吸能缓冲区，驾驶员没有足够的生存空间，将被挤压导致伤害或死亡。随着这类伤亡事故的增加，平头车驾驶室的安全性越来越受到人们的关注。因此，为保护乘员，减少伤亡，对平头车驾驶室安全性进行研究很有必要。 有限元法随着计算机技术的不断发展在汽车碰撞安全性仿真研究中发挥的作用越来越大。本文在参考大量国内外资料及前人工程经验的基础上，运用非线性有限元技术，对国内某设计开发中的一款轻型平头轻型卡车进行了驾驶室安全计算机仿真模拟。主要开展了以下研究工作： 建立了平头轻型卡车驾驶室及其它部件碰撞仿真有限元模型，按照目前欧洲经济委员会ECER29法规分别进行了顶盖静压和正面摆锤碰撞仿真分析，从乘员生存空间角度研究了法规对车身结构碰撞性能的要求，同时对整个驾驶室和主要构件的碰撞变形及碰撞变形特性进行了较为详细的分析讨论。最终分析结果表明此车型驾驶室在顶盖静压试验条件下安全强度足够好，但在正面摆锤撞击下变形尚不能满足乘员生存空闻要求，结构有待进一步改进。

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致谢

第一章绪论

1.1汽车被动安全性研究的意义

1.2汽车碰撞被动安全性研究的内容和方法

1.3汽车碰撞安全法规

1.31国外汽车碰撞安全法规

1.32国内汽车碰撞安全法规

1.4汽车碰撞计算机仿真研究发展

1.41国外研究发展

1.42国内研究发展

1.5商用车安全性研究的现状和发展

1.6本文研究的主要内容

第二章碰撞有限元分析的理论基础

2.1有限元的基本思想和理论

2.2非线性有限元控制方程

2.2.1基本方程和控制条件

2.2.2有限元空间离散

2.3显式时间积分与时步控制

2.4材料的本构关系模型

2.4.1塑性随动模型(Plastic Kinematic)

2.4.2应变率敏感的幂函数式塑性模型(Rate Sensitive)

2.4.3应变率相关的塑性模型(gate Dependent)

2.4.4分段塑性模型(Piecewise Linear)

2.4.5幂函数塑性模型(Power Law)

2.5单元类型

2.6动态接触—碰撞算法

2.6.1动态接触算法

2.6.2接触类型

2.7刚性墙

2.8沙漏控制

2.9本章小结

第三章驾驶室碰撞有限元模型的建立

3.1引言

3.2有限元建模软件

3.3驾驶室有限元模型网格划分

3.4焊点连接

3.5本章小结

第四章驾驶室安全性仿真及结果分析

4.1顶盖静压仿真

4.11确定载荷和边界条件

4.12材料参数和控制参数确定

4.13仿真结果分析评价

4.2正面摆锤冲击仿真

4.21正面摆锤撞击有限元模型

4.22载荷和边界条件

4.23仿真参数确定

4.24仿真结果及分析

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文