本文關(guān)鍵詞：汽車碰撞假人肋骨力學(xué)特性研究

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【摘要】：試驗和仿真是汽車碰撞安全研究中兩種重要的方法,汽車碰撞假人及其有限元模型在以上方法中必不可少。目前,假人的開發(fā)制造被國外壟斷,我國缺乏針對假人的基礎(chǔ)研究,自主開發(fā)假人的能力薄弱。肋骨是假人胸部響應(yīng)的主要承擔(dān)者,因而本文針對假人肋骨的力學(xué)特性進行了研究。研究分為兩個部分,首先,研究了假人肋骨設(shè)計制造參數(shù)對其胸部標(biāo)定響應(yīng)的影響。其次,針對假人肋骨彈簧鋼和阻尼材料,進行了基于試驗和仿真的材料參數(shù)優(yōu)化反求。本文采用LSTC有限元假人構(gòu)建高低速胸部標(biāo)定仿真模型,使用正交試驗方法設(shè)計參數(shù)矩陣,研究肋骨鋼板厚度、阻尼厚度以及肋骨寬度,對假人胸部標(biāo)定響應(yīng)的影響。鋼板厚度的增大提高肋骨剛度,使得沖擊力峰值增大,壓縮量峰值減小,滯后率減小。削減阻尼材料的厚度可以降低肋骨剛度并使遲滯效應(yīng)減弱。肋骨寬度的變化對滯后率的影響不顯著。鋼板厚度和阻尼厚度的交互作用在高低速時均對胸部變形有顯著影響,在高速時對滯后率有顯著影響。采用試驗與仿真相結(jié)合的方法,對肋骨材料性質(zhì)和參數(shù)進行研究。根據(jù)法規(guī)確定兩種材料的試驗方案,通過文獻研究確定彈簧鋼使用彈性材料模型,阻尼材料使用二階Ogden材料模型。根據(jù)試驗方案制作肋骨彈簧鋼和阻尼材料試樣,肋骨彈簧鋼進行兩種速度的單向拉伸試驗,阻尼材料進行三種速度的單軸壓縮試驗。根據(jù)試驗結(jié)果依據(jù)材料的本構(gòu)方程在1st Opt軟件中反求材料參數(shù)初值,使用LSPrepost建立上述材料試驗的有限元模型,提交LS-Opt軟件對材料參數(shù)進行優(yōu)化,得到適合有限元模型的最優(yōu)材料參數(shù)。進行單根肋骨鋼片、單根肋骨、整套肋骨沖擊試驗,以及假人胸部高低速標(biāo)定試驗,獲取用于驗證材料參數(shù)的試驗數(shù)據(jù)。將LSTC假人有限元模型肋骨部分材料設(shè)置為優(yōu)化反求得到的材料參數(shù),進行與試驗對應(yīng)的仿真分析。將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比,表明仿真曲線與試驗曲線趨勢一致,誤差率大多在10%以內(nèi),說明優(yōu)化反求獲得的材料參數(shù)準(zhǔn)確度較高,這種材料參數(shù)反求方法能準(zhǔn)確獲取假人肋骨的材料參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：假人肋骨 正交方法 設(shè)計參數(shù) 優(yōu)化反求方法 材料參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U467.14
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-14
• 1.1.1 汽車被動安全分析方法10
• 1.1.2 汽車碰撞假人10-12
• 1.1.3 汽車碰撞假人有限元模型12-14
• 1.2 汽車碰撞假人肋骨研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國內(nèi)外對假人肋骨力學(xué)性質(zhì)的研究14-15
• 1.2.2 國內(nèi)外對假人肋骨材料的研究15-16
• 1.3 本課題研究的內(nèi)容及意義16-18
• 1.3.1 本課題研究的內(nèi)容16-17
• 1.3.2 本課題研究的意義17-18
• 第2章 汽車碰撞假人胸部沖擊響應(yīng)參數(shù)影響研究18-30
• 2.1 正交試驗設(shè)計方法簡介18-19
• 2.1.1 試驗設(shè)計方法18
• 2.1.2 數(shù)據(jù)分析方法18-19
• 2.2 仿真模型構(gòu)建及驗證19-22
• 2.2.1 胸部沖擊標(biāo)準(zhǔn)19-20
• 2.2.2 參數(shù)選擇20-21
• 2.2.3 胸部沖擊模型構(gòu)建及驗證21-22
• 2.3 正交試驗結(jié)果與分析22-28
• 2.3.1 仿真結(jié)果22-25
• 2.3.2 結(jié)果分析25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 汽車碰撞假人肋骨仿生材料試驗研究30-39
• 3.1 肋骨彈簧鋼單軸拉伸試驗30-34
• 3.1.1 試驗法規(guī)30
• 3.1.2 試樣獲取30-31
• 3.1.3 試驗設(shè)備31
• 3.1.4 試驗流程31-33
• 3.1.5 試驗結(jié)果33-34
• 3.2 肋骨阻尼材料單軸壓縮試驗過程34-38
• 3.2.1 試驗法規(guī)34-35
• 3.2.2 試樣獲取35
• 3.2.3 試驗設(shè)備35-36
• 3.2.4 試驗流程36
• 3.2.5 試驗結(jié)果36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第4章 汽車碰撞假人肋骨仿生材料參數(shù)優(yōu)化反求39-55
• 4.1 材料參數(shù)反求簡介39
• 4.2 材料參數(shù)反求39-44
• 4.2.1 假人肋骨材料的本構(gòu)模型39-41
• 4.2.2 假人肋骨材料參數(shù)反求軟件41-42
• 4.2.3 假人肋骨材料參數(shù)反求流程42-44
• 4.3 參數(shù)優(yōu)化簡介44-47
• 4.3.1 參數(shù)優(yōu)化方法44-46
• 4.3.2 混合遺傳優(yōu)化算法46-47
• 4.4 參數(shù)優(yōu)化過程47-54
• 4.4.1 汽車碰撞假人肋骨彈簧鋼參數(shù)優(yōu)化47-50
• 4.4.2 汽車碰撞假人肋骨阻尼材料參數(shù)優(yōu)化50-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 汽車碰撞假人肋骨仿生材料參數(shù)試驗驗證55-66
• 5.1 驗證方法簡述55
• 5.2 零部件驗證55-62
• 5.2.1 肋骨鋼板沖擊驗證55-58
• 5.2.2 單根肋骨沖擊驗證58-60
• 5.2.3 肋骨整體沖擊驗證60-62
• 5.3 整體假人胸部標(biāo)定驗證62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻68-72
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄72-73
• 致謝73

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