基于正面小重叠率碰撞的车辆结构仿真分析研究

作     者：李灿民 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈永光

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：小重叠碰撞 侵入量 整车结构安全性 乘员安全性 抗碰性 

摘      要：汽车碰撞安全是车辆安全性测试评价的强制指标,也是保障驾乘人员生命和财产的重要保障。随着中国汽车保有量的不断增加,汽车碰撞事故也不断增加。交通安全事故对我国经济、家庭及财产安全造成了巨大的损害。根据对交通事故的分析研究,中国新车评价规程(***)出台了100%正面碰撞测试、40%偏置碰撞测试、侧面碰撞测试及鞭打测试来强制规范新车上市。近期美国高速公路安全保险协会(IIHS)根据最新的事故统计,发现正面偏置小区域撞击导致的死亡率较高,因此提出了严苛的小重叠率碰撞测试规则。在国内,对小重叠率碰撞的研究相对较少,因此本文根据小重叠率碰撞规则对某款带假人的整车模型进行有限元仿真研究。本文通过Hyperwork修改和改进了小重叠率碰撞整车有限元模型;并且运用***软件对驾驶员假人进行定位于调姿;接着运用Hypermesh建立了小偏置刚性壁障、安全带及气囊并与假人整车进行匹配。再者对整车有限元模型进行预处理、边界条件控制和输出控制,最终建立了带标准假人的轿车小重叠率碰撞模型,后运用***有限元仿真软进行求解。通过对整车小重叠率碰撞仿真结果,分析碰撞过程中整车的运动状态、整车后地板加速度变化情况、前围板的变形情况、小重叠率碰撞规定结构点的入侵量、驾驶员头颈部损伤情况、胸部损伤情况及下肢损伤情况。通过对求解的车身数据和假人数据进行整理和分析,发现整车前期吸能不足,导致碰撞后期能量过大,对乘员舱的入侵量大且对驾驶员的下肢侵害的机会高,因此提出整车小重叠率碰撞模型的优化方案即对保险杠横梁进行加厚和改变材料属性、上边梁内外板进行加厚和改变材料属性、在门槛下部和横梁上增加过度梁、前围板的厚度增加和材料属性的改变及前纵梁的外侧增加一块前纵梁侧翼加强板的部分结构优化来提高整车的小重叠率碰撞的抗碰性。根据优化上述方案对行整车部分结构的进行优化,通过对比优化前后的数据,整车加速度下降、前围板在碰撞末期的变形量减少、小重叠率碰撞规定结构点的侵入量的评级有优化前的一个优秀提到到二个,良好由四个提升到六个,消除了两个差评级;乘员安全性评级有之前的五个优秀提升到六个优秀;六个及格全部提升到良好水平,乘员安全性评价指标全达到良好水平,证明了整车结构安全性和乘员安全性有了提升,该优化方案的有效性。