對整車的有限元仿真簡化建立了防護車輛遭遇底部爆炸時車內(nèi)乘員小腿損傷局部等效模型,驗證了其可行性;分析了對于乘員小腿力,地板加速度的等效性質(zhì);通過實物試驗以及有限元仿真驗證了小腿損傷試驗臺的合理性。結(jié)果表明,小腿損傷模擬試驗臺能夠用于研究爆炸環(huán)境下乘員小腿受沖擊情況,對防護型車輛乘員安全的保護設(shè)計提供了經(jīng)濟有效的試驗支撐。 

【文章來源】：兵器裝備工程學(xué)報. 2020,41(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

假人下脛骨軸向力曲線

整車仿真模型總計零部件part數(shù)量752個，單元數(shù)量280.5萬，調(diào)整計算時間步長4e-7s，單個計算30 ms時長模型約需40～50 h。為了縮短計算時間，并且本文重點研究對象是假人小腿損傷情況，并不考慮車體的狀況，在此提出局部等效模型。俞彤[12]對等效模型的可行性進行過探究，將整車地板劃分成360塊施加相應(yīng)的加速度，慢慢縮小地板尺寸，最后發(fā)現(xiàn)賦予加速度的地板尺寸縮小到能夠覆蓋腳掌及座椅安裝點時，即大約700 mm×700 mm的大小，得到的假人下脛骨軸向力與整車仿真的輸出有較好的一致性。另外根據(jù)實際情況，防護車輛遭遇底部地雷爆炸時，車內(nèi)乘員下肢受到的沖擊作用僅來源于和腳底接觸的車輛地板，所以可以從整車中提取地板，座椅及假人系統(tǒng)作為等效模型，如圖3。等效模型邊界為座椅的安裝點加速度輸入和地板的加速度輸入。按照整車條件，輸入應(yīng)為地板處2 076個節(jié)點和座椅梁連接處96個節(jié)點的加速度或者速度歷程，即需要2 172個曲線的輸入。這樣龐大的數(shù)據(jù)量輸入既浪費時間也不夠精簡，很不現(xiàn)實。所以在這里從整車有限元仿真結(jié)果中提取地板part的平均加速度曲線，如圖4。由于座椅安裝點的加速度輸入相較于地板加速度偏小，并且對本文關(guān)注點假人下肢脛骨軸向力影響不大，所以可以忽略不計。

等效模型邊界為座椅的安裝點加速度輸入和地板的加速度輸入。按照整車條件，輸入應(yīng)為地板處2 076個節(jié)點和座椅梁連接處96個節(jié)點的加速度或者速度歷程，即需要2 172個曲線的輸入。這樣龐大的數(shù)據(jù)量輸入既浪費時間也不夠精簡，很不現(xiàn)實。所以在這里從整車有限元仿真結(jié)果中提取地板part的平均加速度曲線，如圖4。由于座椅安裝點的加速度輸入相較于地板加速度偏小，并且對本文關(guān)注點假人下肢脛骨軸向力影響不大，所以可以忽略不計。因此對提取的局部模型施加的邊界條件為:在地板處施加圖4所示的從整車仿真中提取的地板平均加速度，在座椅安裝點處施加六個自由度的約束，計算時長為30 ms，所需計算時間為5～6 h。局部模型假人下脛骨軸向力的計算曲線和與整車模型仿真曲線，如圖5。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]爆炸環(huán)境下車輛地板加速度對乘員小腿損傷的影響[J]. 俞彤,王顯會,周云波,曾斌,王璜.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(21)
[2]爆炸沖擊下座椅底部防護性能改進及參數(shù)分析[J]. 李昊,李大禹,魯超,王顯會,王景景.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(29)
[3]爆炸沖擊載荷下乘員小腿傷害評價指標(biāo)的對比分析[J]. 許述財,黃楊,付海龍,王戈,張金換.  汽車安全與節(jié)能學(xué)報. 2016(04)
[4]帕累托最優(yōu)在車輛底部防護結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J]. 魏然,王顯會,周云波,王良模,鄭雅麗.  兵工學(xué)報. 2015(06)
[5]基于Lagrange、ALE和SPH算法的接觸爆炸模擬計算[J]. 李利莎,謝清糧,鄭全平,張洪海,杜建國.  爆破. 2011(01)
[6]反美武裝的首選武器——簡易爆炸裝置[J]. 王雄高.  國外坦克. 2007(07)

碩士論文
[1]側(cè)面爆炸環(huán)境下車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 彭兵.南京理工大學(xué) 2017



本文編號：3029135