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原文传递大客车正面碰撞安全性技术研究

论文题名：	大客车正面碰撞安全性技术研究
关键词：	客车;整车碰撞;安全技术;有限元仿真
摘要：	随着我国综合国力的提升，人们的交通出行需求日益增长，营运客车作为公路运输的主要交通工具，为广大旅客带来快捷、方便出行的同时，经常发生重特大交通事故，造成重大人员伤亡。良好的客车车身结构可以减轻人员伤亡，但目前国内尚未出台评价客车正面碰撞安全性的标准，因此对客车正面碰撞安全性的研究有重大意义，促进了相关法规的制定。　　本文以某6120全承载式大客车为研究对象，在CATIA中建立了整车几何模型，在HyperMesh中建立了客车骨架有限元模型并分析了前10阶模态。在骨架的基础上建立整车碰撞有限元模型。在LS-DYNA中模拟某6120大客车30km/h正面100％碰撞刚性墙，与国内某12米大客车进行30km/h正面100%实车碰撞试验结果进行对比，验证了碰撞模型有较高的可信度。　　参考GB/T20913-2007《乘用车正面偏置碰撞的乘员保护》，对大客车进行正面40%偏置碰撞研究。碰撞速度初选为20km/h、30km/h、40km/h、50km/h，分析碰撞后各个速度下车身变形、B柱加速度、A柱入侵量等，结果显示前围和底架为主要变形吸能部件；20km/h和30km/h碰撞时，车身变形较小；40km/h和50km/h碰撞时，车体前部严重压溃变形，驾驶员生存空间遭到严重入侵，客车无法实现自我保护。　　为了更合理地评价碰撞后驾驶员的生存空间，本文探讨了一种生存空间评价方法—生存空间指数SP，计算4种速度碰撞后的生存空间指数SP分别为0.883、0.759、0.561和0.341。在MATLAB中拟合三阶曲线得到生存空间指数SP与碰撞车速v的函数关系为SP=8.667e-6v3-0.0012v2+0.0286v+0.7010。依据GB26512-2011《商用车驾驶室乘员保护》确定各指标的限值，计算得到临界生存空间指数SP为0.688，进一步确定相应的临界车速为34km/h。　　为了验证本文得出的40%偏置碰撞临界速度，在客车典型区域设置假人模型，以34km/h正面40%偏置碰撞刚性墙，分析碰撞后乘员头部、颈部、胸部、盆骨、大小腿等多项性能指标均在限值之内。参考C-NCAP的评分规则对驾驶员进行评分，满分16分，得14.1分。同时参照C-NCAP各项指标高低性能限值，引入了正则化伤害评估值（WIC）评价方法，34km/h碰撞后驾驶员性能与法规高性能限值基本一致。因此34km/h是大客车正面40%偏置碰撞的临界车速，可以用来评价不同大客车的结构安全性。　　分析了某6120大客车20km/h、30km/h、40km/h和50km/h碰撞下的各总成吸能，结果显示前围和底架为主要变形吸能部件。其中底架吸能最高，吸能比例高达50%，前围次之，吸能比例随着碰撞速度的增大的减小，吸能约20%，说明前围吸能接近“吸能饱和”。　　研究了临界速度下Q345、Q390、Q420和Q460四种不同材料的车身骨架的吸能特性。结果表明：在吸收相同的碰撞能量时，屈服强度高的材料吸能速率快，变形小。因此，为了提高大客车的碰撞安全性，在保证轻量化的前提下，尽量使用屈服强度较高的材料，以快速吸能量，减小结构变形。　　本文的研究结果为国内客车正面40%偏置碰撞标准的制定具有参考意义。
作者：	贺志瑛
专业：	车辆工程
导师：	刘晶郁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文