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原文传递汽车碰撞假人肋骨力学特性研究

论文题名：	汽车碰撞假人肋骨力学特性研究
关键词：	汽车;碰撞安全;力学特性;假人肋骨
摘要：	试验和仿真是汽车碰撞安全研究中两种重要的方法，汽车碰撞假人及其有限元模型在以上方法中必不可少。目前，假人的开发制造被国外垄断，我国缺乏针对假人的基础研究，自主开发假人的能力薄弱。肋骨是假人胸部响应的主要承担者，因而本文针对假人肋骨的力学特性进行了研究。研究分为两个部分，首先，研究了假人肋骨设计制造参数对其胸部标定响应的影响。其次，针对假人肋骨弹簧钢和阻尼材料，进行了基于试验和仿真的材料参数优化反求。　　本文采用LSTC有限元假人构建高低速胸部标定仿真模型，使用正交试验方法设计参数矩阵，研究肋骨钢板厚度、阻尼厚度以及肋骨宽度，对假人胸部标定响应的影响。钢板厚度的增大提高肋骨刚度，使得冲击力峰值增大，压缩量峰值减小，滞后率减小。削减阻尼材料的厚度可以降低肋骨刚度并使迟滞效应减弱。肋骨宽度的变化对滞后率的影响不显著。钢板厚度和阻尼厚度的交互作用在高低速时均对胸部变形有显著影响，在高速时对滞后率有显著影响。　　采用试验与仿真相结合的方法，对肋骨材料性质和参数进行研究。根据法规确定两种材料的试验方案，通过文献研究确定弹簧钢使用弹性材料模型，阻尼材料使用二阶Ogden材料模型。根据试验方案制作肋骨弹簧钢和阻尼材料试样，肋骨弹簧钢进行两种速度的单向拉伸试验，阻尼材料进行三种速度的单轴压缩试验。根据试验结果依据材料的本构方程在1 stOpt软件中反求材料参数初值，使用LS-Prepost建立上述材料试验的有限元模型，提交LS-Opt软件对材料参数进行优化，得到适合有限元模型的最优材料参数。　　进行单根肋骨钢片、单根肋骨、整套肋骨冲击试验，以及假人胸部高低速标定试验，获取用于验证材料参数的试验数据。将LSTC假人有限元模型肋骨部分材料设置为优化反求得到的材料参数，进行与试验对应的仿真分析。将仿真结果与试验结果进行对比，表明仿真曲线与试验曲线趋势一致，误差率大多在10％以内，说明优化反求获得的材料参数准确度较高，这种材料参数反求方法能准确获取假人肋骨的材料参数。
作者：	吕鑫
专业：	机械工程
导师：	曹立波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文