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汽车侧面碰撞的质量-弹簧模型和有限元简化模型的研究
| 论文题名： | 汽车侧面碰撞的质量-弹簧模型和有限元简化模型的研究 |
| 关键词： | 汽车安全;侧面碰撞;弹簧模型;简化模型;实验设计;有限元分析 |
| 摘要： | 侧面碰撞是一种典型的汽车碰撞事故形式,在全世界每年因汽车交通事故丧生的50万人和1000万伤者当中,很大一部分是汽车侧面碰撞造成的。尽管我国还没有专门就汽车侧面碰撞所做的事故统计,但规模庞大的交通事故总数和偏低的车辆安全性都揭示了这样一个事实,即中国汽车侧面碰撞比世界其他大国更加严重。因此,深入研究侧面碰撞机理和提高侧面耐撞性设计水平就十分具有现实意义。 本文首先系统地介绍了侧面碰撞,从C-NCAP侧碰实验(包括实验方法、移动变形壁障的特性)和碰撞过程解读到碰撞中假人的运动、损伤机理及评价指标。接着归纳了侧面碰撞有限元模型的建模流程,建立了侧面碰撞有限元仿真模型并对模型进行了计算。将仿真结果与C-NCAP侧面碰撞试验进行比较,结果表明该模型很好地再现了碰撞试验,具有较高的可信度。 为了更深刻地揭示侧面碰撞的力学与运动学机理,提炼出侧面耐撞性设计的指导原则,一个侧面碰撞质量一弹簧模型被建立。该模型关于移动变形壁障和试验车辆运动的解析解被证明能够较好地反映试验过程,尤其在关键的前60ms。根据质量-弹簧模型的结论,提出了一系列增强侧面耐撞性和改善成员保护的原则。 本文进一步针对移动变形壁障与试验车辆的运动关于侧围结构的敏感度进行了研究,发现前者对后者在一定范围内的波动并非很敏感。这个结论被证实在有限元整车模型和质量-弹簧模型中均成立。 根据该敏感度的结论,一个基于整车有限元模型的侧面碰撞简化模型被提出。计算规模的缩减使得简化模型的计算效率提高到整车模型的8倍。通过对整车模型和简化模型在车身变形、B柱位移和吸能块吸收的总能量进行对比,发现简化模型能够在提高效率的同时保证计算精度。 最后简化模型与实验设计相结合,被运用于该款MPV的车身轻量化和侧面耐撞性优化,结果表明简化模型凭借计算效率的优势在控制好成本的同时完成了设计目标。 |
| 作者： | 伍广 |
| 专业： | 汽车工程 |
| 导师： | 李光耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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