安全,節(jié)能和環(huán)保一直是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展中的重要主題。汽車(chē)安全性作為與汽車(chē)使用者自身生命財(cái)產(chǎn)最直接相關(guān)的指標(biāo),在消費(fèi)者心目中占有舉足輕重的地位。汽車(chē)碰撞安全中的正面碰撞、側(cè)面碰撞和后側(cè)碰撞碰及其乘員保護(hù)經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展,已經(jīng)形成了多個(gè)完善的評(píng)價(jià)機(jī)制,極大地降低了交通事故的死亡率和經(jīng)濟(jì)損失。而汽車(chē)翻滾事故是發(fā)生率相比上述三種類型事故較小的一種交通事故類型。雖然翻滾事故發(fā)生率在所有交通事故類型中占比較小,但是死亡率卻非常高。在我國(guó),由于翻滾事故沒(méi)有完善和成熟的評(píng)價(jià)機(jī)制,相關(guān)的研究也相對(duì)較少,隨著正面碰撞和側(cè)面碰撞事故發(fā)生率的一直減小,翻滾事故的發(fā)生率也出現(xiàn)了上升的勢(shì)頭,因此汽車(chē)的翻滾安全性在汽車(chē)被動(dòng)安全研究將變得越來(lái)越重要。相比正面碰撞和側(cè)面碰撞,汽車(chē)翻滾事故過(guò)程持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)且更為復(fù)雜,導(dǎo)致翻滾事故的研究難度較大。翻滾事故持續(xù)時(shí)間多在3000ms左右,利用基于LS-Dyna的非線性大變形有限元仿真模型的計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。一個(gè)完整的有限元整車(chē)翻滾模型使用高性能計(jì)算服務(wù)器完成一次計(jì)算至少需要3天以上,計(jì)算效率極低,給研究帶來(lái)了極大的不便,特別是對(duì)于翻滾過(guò)程乘員運(yùn)動(dòng)和損傷相關(guān)的研究。車(chē)身結(jié)構(gòu)變形在有限元計(jì)算過(guò)程中耗費(fèi)計(jì)算時(shí)間較多,而大多數(shù)車(chē)身結(jié)構(gòu)在整車(chē)翻滾過(guò)程中并未變形或變形對(duì)于乘員損傷并沒(méi)有明顯影響。因此,可利用整車(chē)有限模型進(jìn)行參數(shù)輸入,運(yùn)用MADYMO軟件對(duì)有限元模型參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,保證模型的翻滾姿態(tài)正確的基礎(chǔ)上進(jìn)行乘員運(yùn)動(dòng)特性和損傷的研究。論文將塑性鉸理論應(yīng)用于翻滾多剛體模型,利用MADYMO建立了某車(chē)型的精細(xì)多剛體模型,有效保證了翻滾模型的精度,且相比于有限元整車(chē)翻滾模型,計(jì)算時(shí)間可以減少20倍以上。對(duì)該車(chē)型根據(jù)FMVSS 208法規(guī)進(jìn)行平臺(tái)翻車(chē)試驗(yàn),仿真模型與試驗(yàn)實(shí)車(chē)在翻滾響應(yīng)上顯示了較高的吻合度。為了驗(yàn)證模型的適應(yīng)性,將仿真模型依據(jù)螺旋翻滾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造并進(jìn)行仿真,后續(xù)進(jìn)行的螺旋翻滾試驗(yàn)表明,模型適用性良好,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。利用已驗(yàn)證模型對(duì)翻滾過(guò)程中的假人動(dòng)態(tài)響應(yīng)和損傷進(jìn)行了分析,運(yùn)用回歸分析法研究了車(chē)輛主要參數(shù)與翻滾中主駕駛頸部損傷的關(guān)系。結(jié)果表明,主駕駛頸部損傷與車(chē)輛軸距改變量呈正相關(guān)關(guān)系。上述利用多剛體方法建立的車(chē)輛翻滾模型,能夠大幅度提升汽車(chē)翻滾研究特別是翻滾過(guò)程乘員損傷研究的效率,有利于快速確定翻滾過(guò)程的乘員運(yùn)動(dòng)情況和損傷影響因素,并且根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的乘員保護(hù)措施和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。上述研究?jī)?nèi)容對(duì)汽車(chē)翻滾安全性的研究極具參考價(jià)值,對(duì)車(chē)輛翻滾安全性能的提升具有實(shí)踐價(jià)值,有助于整車(chē)企業(yè)開(kāi)發(fā)出更加安全的汽車(chē)。提出了一種專用于汽車(chē)翻滾的新型車(chē)頂安全氣囊結(jié)構(gòu),相比現(xiàn)有的車(chē)頂氣囊形式,此新型結(jié)構(gòu)安全氣囊改進(jìn)了若干不足之處,使氣囊的展開(kāi)對(duì)乘員更加安全,保護(hù)能力更加持久。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U467.14
【部分圖文】：

的碰撞安全性、乘員約束系統(tǒng)性能以及乘員損適用來(lái)研究車(chē)輛碰撞工況下乘員運(yùn)動(dòng)相應(yīng)和損傷計(jì)參數(shù)對(duì)乘員運(yùn)動(dòng)和損傷的影響， 比如車(chē)輛座椅另外，MADYMO 也經(jīng)常被用于其它一些交通工飛機(jī)、摩托車(chē)等[27]。MADYMO 的一大特點(diǎn)是可效地結(jié)合進(jìn)行分析，在混合模型中，多體系統(tǒng)部鏈的受力情況，有限元部分則適用于研究碰撞結(jié)構(gòu)在建模時(shí)有比較大的自由度，可以只建立有限元以建立兩者的混合模型，軟件中有專門(mén)用于二者與多體系統(tǒng)簡(jiǎn)介有多種坐標(biāo)系都可以表征空間的概念，多體系統(tǒng)系有：笛卡爾坐標(biāo)系，鉸鏈坐標(biāo)系以及自然坐標(biāo)體系統(tǒng)的作用和復(fù)雜程度。對(duì)于模擬車(chē)體在碰撞動(dòng)關(guān)系，可以選擇笛卡爾坐標(biāo)系進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)關(guān)

定義對(duì)于建立多剛體模型十分重要。鉸鏈根據(jù)其是否可以運(yùn)動(dòng)分為運(yùn)鉸，運(yùn)動(dòng)鉸根據(jù)其不同方向上的自由度又可以分為：滑移鉸（Transla鉸（Revolute）、圓柱鉸（Cylindrical）、萬(wàn)向鉸（Universal）、球鉸（Sp面鉸（Planar）等。固定鉸雖然是鉸鏈的一種，但是其自由度為 0，因接的兩個(gè)剛體相對(duì)位置固定，處于鎖死狀態(tài)。用于整車(chē)碰撞的多體系統(tǒng)實(shí)際上不但可以包含多剛體結(jié)構(gòu)，MADYM以將多剛體系統(tǒng)和有限元結(jié)構(gòu)相互融合為一個(gè)混合系統(tǒng)。在整車(chē)碰撞系統(tǒng)可以包含以下內(nèi)容：具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)量、質(zhì)心位置和形狀的體、位置、方向和連接父子體的鉸；具有網(wǎng)格、材料、厚度和積分方式構(gòu)；初始邊界條件和接觸。.3 多體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考空間是多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的參考基準(zhǔn)，因此每個(gè)多體系統(tǒng)都應(yīng)該至通過(guò)運(yùn)動(dòng)鉸連接到參考空間上去，或者應(yīng)該定義其中一個(gè)體相對(duì)于參動(dòng)時(shí)間函數(shù)來(lái)確定多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況。

基于汽車(chē)翻滾安全的多剛體仿真方法研究包含了鉸鏈連接的多體系統(tǒng)（圖 2.2）。兩個(gè)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)鉸連接的多體系統(tǒng)稱的多體系統(tǒng)。多體系統(tǒng)內(nèi)剛體的相互連接關(guān)系可以在輸入文件中進(jìn)行初始動(dòng)鉸可對(duì)多個(gè)體進(jìn)行連接，運(yùn)動(dòng)鉸也決定著多體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)[28]。多個(gè)體所組成的系統(tǒng)被稱為多體系統(tǒng)，系統(tǒng)中通過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)鉸將相鄰的兩接起來(lái)。在多體系統(tǒng)中，如果從多體系統(tǒng)中任意一個(gè)體 i 到另一個(gè)任意體路徑假如是唯一的，那么此多體系統(tǒng)稱為樹(shù)狀多體系統(tǒng) (圖 2.3（a）) ，線稱為體 i 到體 j 的路徑。如果任意的兩個(gè)體之間有存在另外一條連通那么這兩個(gè)路徑之間的體形成了閉環(huán) (圖 2.3（b）) 。MADYMO 軟件可成樹(shù)狀或閉環(huán)多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。在閉環(huán)系統(tǒng)中去掉封一個(gè)運(yùn)動(dòng)鉸，多系統(tǒng)就會(huì)變成一個(gè)樹(shù)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)，去掉的鉸稱為“閉環(huán)”鉸。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葉取源;;用耦合求解水動(dòng)力和剛體運(yùn)動(dòng)方程方法計(jì)算物體的水中彈道[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);1987年05期

2 王家勇;楊菊英;;關(guān)于剛體平動(dòng)的判別法[J];浙江水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào);1987年01期

3 毛榮寶;;用功率方程推證剛體運(yùn)動(dòng)方程[J];沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1987年01期

4 繆鐘英,劉啟耕;轉(zhuǎn)動(dòng)剛體中的動(dòng)能分布與內(nèi)力做功[J];大學(xué)物理;1987年09期

5 陳書(shū)鑫;剛體的合成運(yùn)動(dòng)[J];淮南礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1988年01期

6 鐘蜀暉;;動(dòng)軸理論在鉸鏈連接的剛體系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];貴州工學(xué)院學(xué)報(bào);1988年04期

7 蔡建樂(lè);關(guān)于剛體有限轉(zhuǎn)動(dòng)的描述[J];益陽(yáng)師專學(xué)報(bào);1989年05期

8 高滿屯;從序列圖象獲取運(yùn)動(dòng)剛體的三維信息[J];工程圖學(xué)學(xué)報(bào);1989年01期

9 馬軍;吳成柯;陸心如;;應(yīng)用直線對(duì)應(yīng)估計(jì)剛體結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)[J];信號(hào)處理;1989年02期

10 王宗德;;剛體瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)合成的一種實(shí)用方法[J];太原機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 吳第旻;基于幾何代數(shù)的導(dǎo)航算法與控制律設(shè)計(jì)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

2 張弩;球形氣泡載荷作用下船體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張埔;基于汽車(chē)翻滾安全的多剛體仿真方法研究[D];湖南大學(xué);2018年

2 饒心遠(yuǎn);多剛體連接系統(tǒng)模型簡(jiǎn)化辨識(shí)及魯棒控制[D];電子科技大學(xué);2018年

3 劉戰(zhàn)勝;基于多剛體和有限元耦合建模的汽車(chē)翻滾仿真研究[D];重慶理工大學(xué);2018年

4 李丹丹;基于非剛體軌跡基的圖像缺失值恢復(fù)[D];陜西師范大學(xué);2017年

5 王雪嬌;形狀可變剛體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法及特性分析[D];北京郵電大學(xué);2016年

6 王永錕;基于交叉平面的剛體運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 陳成雨;平面剛體運(yùn)動(dòng)中的若干幾何學(xué)問(wèn)題[D];大連理工大學(xué);2014年

8 陳競(jìng)博;基于軌跡分段表示算法的非剛體運(yùn)動(dòng)重建技術(shù)研究[D];浙江理工大學(xué);2015年

9 王晶;基于軌跡基的非剛體運(yùn)動(dòng)恢復(fù)研究[D];浙江理工大學(xué);2014年

10 黃甜芳;形狀可變機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2862288