發(fā)布時間：2020-10-31 17:29

　　 交通事故統(tǒng)計表明,汽車翻滾碰撞事故發(fā)生概率較低,但具有較高的死亡率,并且經(jīng)常造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。為降低翻滾碰撞事故中的乘員損傷,須加強(qiáng)對翻滾事故機(jī)理及車內(nèi)乘員防護(hù)方面的研究。翻滾碰撞過程中車輛的運(yùn)動過程復(fù)雜,在現(xiàn)有條件下進(jìn)行翻滾試驗成本較大,目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的翻滾試驗方法,而運(yùn)用LS-DYNA、MADYMO等軟件進(jìn)行翻滾事故的仿真是目前主流的研究手段。前者可以較好的模擬翻滾過程中車體的變形但運(yùn)算速度較慢,而基于后者建立的翻滾模型計算效率高,但不能模擬翻滾過程中的局部變形。因此采用多剛體和有限元耦合建模的方法進(jìn)行汽車翻滾仿真,是研究車輛翻滾中乘員損傷的一種有效的方法。本文基于MADYMO仿真平臺,開展耦合建模方法的研究,并對不同翻滾碰撞工況進(jìn)行多剛體有限元耦合建模仿真分析。首先對某翻滾事故進(jìn)行事故分析,建立了車體的多剛體與有限元耦合模型(包含乘員約束系統(tǒng)子模型),并參照事故場景搭建道路壁障模型。隨后開展該事故的再現(xiàn)仿真,從車輛的運(yùn)動軌跡和變形模式兩個方面來驗證模型的真實性。其次是基于喬丹翻滾試驗工況,建成了適用于喬丹翻滾的車體耦合模型,并開展試驗的對標(biāo)分析,從車輛的動態(tài)響應(yīng)和數(shù)據(jù)信息對比來驗證仿真模型的有效性�；谏鲜鰞蓚�對標(biāo)后不同翻滾工況的耦合模型,開展約束系統(tǒng)分析與優(yōu)化工作。約束系統(tǒng)的仿真分析主要圍繞翻滾工況中側(cè)面氣簾、安全帶等子系統(tǒng)對乘員運(yùn)動及傷害指標(biāo)的影響。研究結(jié)果表明:所建立的耦合模型在車輛動態(tài)響應(yīng)和變形模式方面與事故場景基本一致,表明了該耦合建模方法的可行性和高效性。在翻滾事故再現(xiàn)模型中,駕駛員側(cè)安全氣囊的使用使頭部的HIC值下降了28%。喬丹翻滾試驗耦合仿真結(jié)果顯示,車頂與移動平臺接觸的過程中出現(xiàn)了大的變形,瞬間的沖擊力是導(dǎo)致乘員后期損傷的主要原因,該工況中采用三點(diǎn)式安全帶能有效降低乘員被拋出車外的風(fēng)險,并有助于降低乘員與車輛內(nèi)飾的接觸力,安全帶的引入使得頭部合成加速度降低了216 m/s~2。此外,該試驗仿真工況中,采用合適的側(cè)面安全氣簾能約束乘員頭部的運(yùn)動并降低了頭部的沖擊。本文研究確立的耦合建模方法對同類型長時域的汽車翻滾仿真有較好的適用性和較高的計算效率,但針對多次碰撞、復(fù)雜變形工況下的適用性有待進(jìn)一步研究介紹了利用耦合方法進(jìn)行汽車翻滾仿真建模分析的流程,為以后的進(jìn)一步研究提供了參考,為汽車翻滾仿真研究提供了科學(xué)的分析方法,同時本文的研究具有交通安全教育意義。
【學(xué)位單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U467.14
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文選題背景及研究意義
    1.2 汽車翻滾碰撞國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外汽車翻滾碰撞研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)汽車翻滾碰撞研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 翻滾碰撞仿真的理論基礎(chǔ)
    2.1 有限元法和剛體系統(tǒng)的描述
    2.2 CAE分析軟件介紹
        2.2.1 MADYMO軟件簡介
        2.2.2 Hyperworks軟件介紹
    2.3 多剛體仿真基本理論
        2.3.1 剛體動力學(xué)
        2.3.2 MADYMO的接觸算法
        2.3.3 多剛體系統(tǒng)鉸鏈及其約束剛度的定義
    2.4 本章小結(jié)
3 汽車翻滾耦合模型的搭建
    3.1 耦合模型建模思路
    3.2 事故再現(xiàn)耦合模型的搭建
        3.2.1 有限元輪胎的建模及徑向剛度的驗證
        3.2.2 懸架模型的建模與驗證
        3.2.3 乘員約束系統(tǒng)的建立
        3.2.4 HybridⅢ50th多剛體假人的調(diào)用
        3.2.5 模型的接觸設(shè)置
    3.3 喬丹翻滾試驗耦合模型的建立
        3.3.1 車體模型的建立
        3.3.2 初始狀態(tài)的確定
        3.3.3 移動地面模型的建立
        3.3.4 喬丹翻滾試驗臺架模型的建立
        3.3.5 耦合翻滾模型的搭建
        3.3.6 邊界條件的加載及模型的設(shè)置
    3.4 本章小結(jié)
4 耦合翻滾模型驗證
    4.1 事故再現(xiàn)翻滾耦合模型的驗證
        4.1.1 邊界條件的加載
        4.1.2 車輛翻滾軌跡的對比
        4.1.3 車輛變形模式對比
    4.2 喬丹翻滾耦合模型的驗證
        4.2.1 運(yùn)動響應(yīng)的對比
        4.2.2 試驗數(shù)據(jù)的對比
    4.3 本章小結(jié)
5 乘員損傷和保護(hù)的研究
    5.1 人體損傷的研究及其損傷評價
        5.1.1 人體損傷生物力學(xué)的基本介紹
        5.1.2 乘員損傷評價準(zhǔn)則
    5.2 基于事故再現(xiàn)的乘員損傷分析
        5.2.1 安全氣囊的建模
        5.2.2 安全氣囊保護(hù)效果分析
    5.3 基于喬丹翻滾試驗的乘員損傷分析
        5.3.1 安全帶對乘員保護(hù)的影響
        5.3.2 側(cè)面安全氣簾對乘員的保護(hù)的研究
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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10 劉衛(wèi)昌;汽車落水自動浮起和扶正系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

本文編號：2864268