大客车车身结构侧翻试验仿真与安全研究

作     者：查官飞 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邵毅明

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：大客车 侧翻安全性 车身结构 侧翻试验仿真 安全性评价 

摘      要：客车行业的飞速发展,大客车保有量增长较快。由于大客车载客量大,“群死群伤特大事故时有发生。侧翻碰撞事故数量虽然只占各类事故总量的4.2%,事故死亡人数却占各类事故总死亡人数的33%。在大客车侧翻事故中,乘客的伤亡很多是由于客车骨架的严重变形或者断裂甚至解体坍塌,没有足够的生存空间,使乘客遭受“二次碰撞造成的。目前,新版GB/T17578《客车上部结构强度的规定》完全按照新版ECE R66进行修订,预计新法规将于今年开始强制性实施,除了实车倾翻试验,还将纳入包括上部结构强度计算机模拟验证等在内的四种等效的认证方法。而目前国内大客车侧翻安全性仿真研究较少,尤其是对侧翻结构安全性的研究才刚刚起步。因此,加深对大客车侧翻车身结构安全性的研究具有十分重要的意义。 本文对大客车侧翻安全性仿真方法与车身结构侧翻安全性及评价方法展开研究。以某大客车为研究对象,通过对客车结构特点分析,提出基于侧翻碰撞性能研究的大客车车身建模方法,利用OptiStruct模拟各常用工况以校核其刚度强度,分析其自由模态,验证模型的可靠性和有效性。基于能量守恒对仿真试验过程进行有效简化,利用LS-DYNA求解计算,利用HyperView与LS-PREPOST对结果进行后处理。根据仿真结果对车体变形、能量变化、碰撞力、生存空间进行研究,得到该大客车顶部结构及车身立柱腰部强度偏弱,尤其是立柱腰部处出现了较大的塑性变形,导致了客车上部结构侵入量较大,第二根风窗立柱侵入量达40.606mm。通过对蒙皮在侧翻碰撞试验中影响程度的研究,得到蒙皮吸能占吸收总能量的4.1%,可使侵入量减少2.816mm,蒙皮对侧翻车身结构有一定的加强作用;针对大客车车身结构侧翻安全性薄弱部位变形量较大的问题,初步对顶盖、侧围、腰梁、斜撑的材料和厚度进行改进,仿真结果表明改进效果明显,达到侧翻安全性法规要求。针对仿真结果的评价,本文分析了现有的评价方法,并借鉴一种国外客车上部结构强度的评价方法,经计算该大客车的DIα值为1.03,星级评价结果为 ,改进后DIα=0.65,星级评价结果为 ,该评价方法可行有效。本文的大客车侧翻安全性仿真试验方法对同类客车进行侧翻安全性仿真研究有一定参考价值。对车身结构侧翻安全性及评价方法的研究结果,为即将实施的国家强制性标准和企业进行大客车开发设计及结构改进提供一定的借鉴和参考。