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轿车正面斜角碰撞车身结构安全性改进研究
| 论文题名： | 轿车正面斜角碰撞车身结构安全性改进研究 |
| 关键词： | 正面斜角碰撞;仿真分析;耐撞性能;车身结构;改进措施 |
| 摘要： | 汽车正面碰撞包括100％全宽碰撞、40％偏置碰撞和30°斜角碰撞三种碰撞形式,它是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故形态。目前我国汽车正面碰撞耐撞性的研究主要集中在100％全宽碰撞和正面40％偏置碰撞两个方面,对正面30°斜角碰撞的研究很少。但是,现实生活中汽车的正面碰撞事故大多是与车体呈一定角度的斜角碰撞,用正面100％全宽碰撞和正面40％偏置碰撞不能准确解释。因此,同时开展正面30°斜角碰撞的研究对于提高车辆正面碰撞安全性具有重要意义。 根据美国正面30°斜角碰撞的法规要求,建立了某款轿车的有限元模型,并根据仿真模型的验证方法从正面碰撞和偏置碰撞两个方面对有限元模型进行了有效性验证。然后对汽车正面碰撞中的关键部件前纵梁进行了0°、5°、10°、15°斜角碰撞研究。对前纵梁在斜角碰撞过程中的变形溃缩模式存在较大缺陷的问题,从调整前纵梁板厚和改变截面形状两个方面进行了研究。采用增加前纵梁板厚和填充蜂窝铝材料两种方法对前纵梁进行了改进和仿真计算。计算结果表明,对前纵梁填充蜂窝铝材料能较好地提高前纵梁的碰撞模式和吸能能力。 将建立的汽车正面30°斜角碰撞有限元模型进行仿真计算,对汽车在碰撞中的系统能量和加速度曲线进行了分析。对汽车前舱中关键结构件在碰撞过程中力的传递路径和结构件的变形情况进行了研究。结果表明,汽车在正面30°斜角碰撞过程中驾驶员侧车体耐撞性较弱,防火墙等前舱部件对乘员舱的侵入量较大。结合理论方法和工程实际,确定采用填充蜂窝铝材料、激光拼焊技术、添加结构加强件等方法对汽车车身结构进行了改进。最后分析了改进前后防火墙和地板的侵入量及驾驶员侧纵梁的吸能变形情况,并在此基础上探讨了提高车辆正面斜角碰撞结构耐撞性能的有效措施。 研究结果表明:针对成熟的车身结构,要提高其正面斜角碰撞结构安全性能,最有效的方法是在保证不影响其相关位置原有部件的情况下,合理增加加强部件。与正面碰撞相比,正面30°斜角碰撞中驾驶员侧乘员的损伤风险更大,对车身结构耐撞性的要求更高；通过在前纵梁内填充蜂窝铝材料、采用激光拼焊技术和对部件的局部加强可以有效提高车辆正面斜角碰撞的耐撞性能；本文的研究方法和结果对改进车辆的正面斜角碰撞安全性和降低乘员损伤风险具有重要的工程实用意义和参考价值。 |
| 作者： | 黄栋 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张维刚 |
| 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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