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Hybrid Ⅲ50th头部有限元模型建立及应用研究
| 论文题名： | Hybrid Ⅲ50th头部有限元模型建立及应用研究 |
| 关键词： | 汽车碰撞;网格密度;有限元模型 |
| 摘要： | 目前，欧美、日本及中国各自实施的正面碰撞法规试验以及新车评价体系中都规定使用Hybrid III50th正面碰撞假人作为汽车前排乘员替代物。随着汽车整车碰撞的有限元计算机仿真技术的逐渐成熟，汽车碰撞研究中也要求建立碰撞假人仿真模型。国外对Hybrid III正面碰撞假人的有限元模型建立与运用方面已经有一定的经验积累，而我国对假人有限元模型的研究还较少。 本文通过研究大量参考文献及前人工作，发现已公开的Hybrid III50th有限元模型头部模型整体过于简陋，网格单元尺寸过大，没有好的细节表现；且头部模型中重要部件头部皮肤与头盖骨之间没有定义接触，与实际不相符。本文主要研究网格密度对模型响应的影响及头部皮肤与头盖骨之间是否定义接触特性时的仿真模拟响应差别。 本文根据NHTSA的碰撞假人图纸及利用三坐标测量仪测得的点云数据，建立了Hybrid III50th的头部几何模型。根据几何模型，建立了五种不同网格密度的头部有限元模型，并比较了模型的质量、质心及转动惯量，从而确认五种模型除网格密度外是一致的。通过模型有效性验证比较发现，Hybrid III50th头部皮肤是头部有限元模型的关键部分，当网格单元尺寸大于10mm时，由于沙漏能过大而导致模型仿真失效；大于4mm时模型可能仿真失效；达到2mm时(D型)模型沙漏能得到了较好的控制并且整体的头部模型有很好的细节表现，研究结果表明，该网格密度的头部模型是较适用于碰撞仿真的，并且可以推广到整体碰撞假人的有限元建模中。 根据本文所建立的D型头部有限元模型，建立了D1型头部皮肤与头盖骨之间无定义接触的头部有限元模型。在同一跌落试验的仿真条件下发现，头部皮肤部件与头盖骨部件之间是否定义接触特性对头部模型跌落仿真HIC值有20％左右的影响。 本文将D型、D1型头部模型与LSTC公司所建立的Hybrid III50th整体有限元模型进行了耦合，并建立了无安全气囊及有安全气囊的前碰撞模型，对模型的响应进行了对比研究。研究结果表明，头部皮肤部件与头盖骨部件之间是否定义接触特性对仿真结果的影响与跌落试验仿真研究的结果一致；本文建立的Hybrid III50th头部有限元模型能够准确地反映碰撞假人的头部响应，可以广泛用于汽车前碰撞的仿真研究。 |
| 作者： | 黄宇鹏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 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： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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