本文關(guān)鍵詞：小重疊偏置碰撞安全研究

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【摘要】：隨著汽車保有量的不斷增加,汽車安全已越來越成為人們關(guān)注的問題。當汽車發(fā)生碰撞安全事故時,主要有正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾及翻滾等幾種碰撞形式。相關(guān)數(shù)據(jù)表明,正面碰撞是所有事故中最常見的碰撞形式,而在正面碰撞的死亡事故中,小重疊正面偏置碰撞占四分之一左右。本文主要針對小重疊正面偏置碰撞的傳力途徑、能量分布以及結(jié)構(gòu)改進等進行研究,以提高汽車的整體安全性能。首先對影響有限元模型仿真精度因素、小偏置正碰評價指標等幾方面進行了介紹。以某SUV車型為基準模型,采用hyperworks軟件建立有限元分析模型,根據(jù)美國公路安全保險協(xié)會(IIHS)關(guān)于小偏置碰的試驗規(guī)范,設(shè)置整車碰撞條件,進行正面25%偏置碰撞分析,并采用小偏置碰評價指標進行評價。再利用同樣的有限元模型分別進行正面40%偏置碰撞與正面100%碰撞分析,主要從傳力路徑、能量分布和車身變形等方面進行對比不同碰撞工況下車身變形情況。然后對車身結(jié)構(gòu)與整車碰撞過程中碰撞力的傳遞路徑進行分析,從改善碰撞力傳遞路徑的角度出發(fā),為提高整車碰撞安全性能,有針對性的對車身結(jié)構(gòu)關(guān)鍵零件進行改進設(shè)計。結(jié)構(gòu)改進后的分析結(jié)果表明,乘員艙各測量點的侵入量減少,整車碰撞安全水平得到一定改善,整車結(jié)構(gòu)評估從差的等級提升到了可接受的等級。最后采用優(yōu)化方法,選擇小偏置碰傳力路徑上對碰撞結(jié)果影響最顯著的4個零件作為設(shè)計對象,主要通過考慮板料材料參數(shù)和零件厚度的合理匹配,對其進行小重疊率下的正面碰撞優(yōu)化分析,達到在提高小重疊正面碰撞安全性能的同時實現(xiàn)整車輕量化的目的。優(yōu)化結(jié)果表明經(jīng)對前艙關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件材料參數(shù)及零件厚度的合理匹配優(yōu)化,整車碰撞加速度峰值明顯降低,乘員艙各測量點的侵入量大大減少,各項性能指標均符合工程設(shè)計要求,整體效果改善明顯,在提高整車碰撞安全性能的同時實現(xiàn)整車輕量化。本文以改善小重疊正碰安全性能為出發(fā)點,結(jié)合有限元仿真技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計方法對小重疊整車耐撞性性能進行了研究。通過本文的研究,整車小重疊碰撞安全性能明顯提升且同時實現(xiàn)了輕量化,該方法具有一定的工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：碰撞安全 小重疊碰撞 能量分布 力傳遞路徑 優(yōu)化設(shè)計
【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
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景11-14
• 1.1.1 汽車被動安全性研究的意義11-13
• 1.1.2 汽車小重疊偏置碰研究的意義13
• 1.1.3 小重疊偏置碰安全法規(guī)13-14
• 1.2 汽車碰撞安全研究方法14-16
• 1.2.1 碰撞試驗法14-15
• 1.2.2 有限元仿真法15-16
• 1.3 國內(nèi)外汽車小偏置碰安全研究的發(fā)展16-17
• 1.3.1 國外汽車小偏置碰安全研究的發(fā)展16
• 1.3.2 國內(nèi)汽車小偏置碰安全研究的發(fā)展16-17
• 1.4 本課題的研究目的和意義17
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 汽車耐撞性有限元數(shù)值仿真的基本理論和算法19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 有限元理論19-22
• 2.2.1 非線性有限元動態(tài)求解控制方程19-20
• 2.2.2 中心差分方程20-21
• 2.2.3 時間步長控制與質(zhì)量縮放21-22
• 2.3 有限元相關(guān)算法22-28
• 2.3.1 Belytschko-Tsay薄殼單元22-25
• 2.3.2 接觸—碰撞界面處理25-27
• 2.3.3 沙漏控制問題27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 小重疊偏置碰仿真研究29-40
• 3.1 小偏置碰有限元仿真模型的建立29-32
• 3.1.1 碰撞有限元模型的建模平臺29
• 3.1.2 碰撞有限元模型的建立29-32
• 3.1.3 碰撞有限元模型概況32
• 3.2 小偏置碰撞仿真分析精度影響因素32-35
• 3.2.1 沙漏控制33-34
• 3.2.2 單元尺寸影響34
• 3.2.3 單元時間步長控制算法34-35
• 3.3 有限元模型精度驗證35
• 3.4 汽車小偏置碰評價指標35-39
• 3.4.1 乘員損傷指標36-37
• 3.4.2 約束系統(tǒng)性能37-38
• 3.4.3 車身結(jié)構(gòu)性能38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 不同重疊率正面碰撞性能對比研究40-51
• 4.1 前言40
• 4.2 傳力途徑40-43
• 4.3 能量分布43-45
• 4.4 變形保護策略分析45-48
• 4.4.1 B柱加速度/速度曲線對比45
• 4.4.2 關(guān)鍵部件變形圖45-47
• 4.4.3 侵入量數(shù)據(jù)對比47-48
• 4.5 小重疊偏置碰撞性能優(yōu)化48-50
• 4.5.1 結(jié)構(gòu)改進48
• 4.5.2 優(yōu)化結(jié)果分析48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第5章 小重疊正面碰撞安全性設(shè)計51-65
• 5.1 前言51
• 5.2 最優(yōu)化設(shè)計理論51-55
• 5.2.1 近似方法技術(shù)51-53
• 5.2.2 試驗設(shè)計(DOE)53-55
• 5.2.3 優(yōu)化算法55
• 5.3 小重疊碰撞優(yōu)化模型建立55-57
• 5.3.1 變量及響應(yīng)定義55-57
• 5.4 小重疊正面碰撞優(yōu)化設(shè)計57-64
• 5.4.1 優(yōu)化過程定義57-58
• 5.4.2 Kriging近似模型建立及精度評價58-59
• 5.4.3 優(yōu)化過程59-60
• 5.4.4 優(yōu)化結(jié)果60-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71

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本文編號：936612