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能量耗散型货车后下部防护装置的开发与有限元仿真分析
| 论文题名： | 能量耗散型货车后下部防护装置的开发与有限元仿真分析 |
| 关键词： | 货车车辆;安全性分析;有限元仿真;钻入碰撞;后下部防护装置;能量耗散 |
| 摘要： | 随着我国汽车保有量的增加，交通事故也日渐频发。追尾事故数量占总事故数量的比例近20％，其中轿车追尾货车事故造成的伤亡率在所有事故类型中是最高的。因为轿车与货车之间在质量、结构和刚度等方面存在显著差异，所以在轿车追尾货车的事故中，通常轿车损毁严重，其驾乘人员的生命也面临严重威胁。因此，在该事故类型中，有效的货车后下部防护装置对于保护追尾车辆驾乘人员的人身安全具有重要意义。 本研究旨在开发一款性能优良的能量耗散型货车后下部防护装置，以减小轿车追尾货车事故中轿车乘员的伤亡风险。 该防护装置的开发方法和流程如下。首先，对20辆货车的车架尺寸进行测量，接着对110款国产轿车侧视轮廓线进行绘制。再依据以上统计数据以及GB11567.2-2001的要求设计新型防护装置的基本结构。然后，利用UG对其进行三维几何建模，再将几何模型导入HyperMesh建立有限元模型。为了与新型防护装置作对比，从目前在用的后下部防护装置中选取具有代表性的一款作为典型防护装置，并为其建立有限元模型。依照国标的试验要求，利用LS-DYNA对两款后下部防护装置进行移动壁障追尾碰撞有限元仿真，从移动壁障的加速度峰值、回弹速度峰值和钻入量峰值三个评价指标对仿真结果进行对比分析。最后，对新型防护装置进行优化，将防护装置各部件的厚度作为试验因素，进行6因素3水平的正交试验并运用综合评分法选取最优水平组合。把最优尺寸组合代入有限元模型进行仿真试验，与前期仿真结果对比，检验优化效果。 研究结果显示:在对新型防护装置进行的碰撞仿真中，移动壁障的加速度峰值为11.6g，回弹速度峰值为0.76m/s，钻入量峰值为-100.6mm，该负号意为移动壁障未钻入车架，各项指标均符合法规要求，新型防护装置有效的发挥了阻挡功能和缓冲吸能功能。而在对典型防护装置进行的碰撞仿真中，移动壁障未被有效阻挡而发生了钻入碰撞，典型防护装置尚不能满足法规要求。经过优化后的新型防护装置减重至27.3kg，相对于优化前质量46.4kg减小了41.1％。在对优化后的新型防护装置进行的仿真试验中，移动壁障的加速度峰值为9.0g，回弹速度峰值为0.71m/s，钻入量峰值为-51.0mm，相对于优化前各指标分别减小26.2％、6.6％和49.3％。本研究的方法和结果对改进轿车追尾货车碰撞安全性具有一定的工程实用意义和参考价值。 |
| 作者： | 薛璐 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨济匡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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