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大客车正面碰撞乘客约束系统仿真分析

中国安全科学学报 2021年第3期31卷 135-141页

作者：司俊德李建平张博强孙明英河南工业大学机电工程学院河南郑州450001 郑州宇通股份有限公司河南郑州450001

为探究约束系统在全承载客车正面碰撞事故中对乘客损伤的影响,利用有限元分析软件LSDYNA建立某大客车正面碰撞仿真模型,并开展整车50 km/h正面100%重叠碰撞固定刚性壁障试验;从车身变形、加速度曲线和乘员损伤等3方面验证仿真模型;基于... 详细信息

为探究约束系统在全承载客车正面碰撞事故中对乘客损伤的影响,利用有限元分析软件LSDYNA建立某大客车正面碰撞仿真模型,并开展整车50 km/h正面100%重叠碰撞固定刚性壁障试验;从车身变形、加速度曲线和乘员损伤等3方面验证仿真模型;基于已验证的仿真模型,开展不同座椅间距、车厢位置及安全带类型的乘员运动响应和损伤等综合分析与评价。研究结果表明:不同位置车身加速度波形整体趋势相似,但具体峰值和出现时刻存在差异;增大座椅间距和主动预紧安全带能够有效降低降低头部损伤值,而颈部损伤则随之增大;乘客胸部损伤值和大腿力受主动预紧安全带、座椅间距和车厢位置影响不大。

关键词：大客车正面碰撞约束系统乘员损伤仿真分析

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大客车侧翻碰撞护栏事故仿真分析及改进

振动与冲击 2014年第6期33卷 40-43页

作者：王蕊张晓云冯浩陈建国上海交通大学机械与动力学院上海200240 司法部司法鉴定科学技术研究所上海200063

建立大客车与护栏有限元模型,仿真大客车侧翻碰撞护栏型交通事故,并与我国GB/T 17578-1998及欧盟ECE R66规定对比。仿真结果表明此类侧翻事故的损害程度远超规定;进而改进大客车侧面立柱材料及厚度,仿真验证表明,此方法可减小事故损失... 详细信息

建立大客车与护栏有限元模型,仿真大客车侧翻碰撞护栏型交通事故,并与我国GB/T 17578-1998及欧盟ECE R66规定对比。仿真结果表明此类侧翻事故的损害程度远超规定;进而改进大客车侧面立柱材料及厚度,仿真验证表明,此方法可减小事故损失。可供设计人员参考。

关键词：大客车侧翻护栏生存空间有限元

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大客车气动减阻优化研究

大客车气动减阻优化研究

作者：田杰吉林大学

学位级别：硕士

近年来,汽车行业发展迅速,路面车辆日益增多,在提供便民服务的同时也带来了一系列的环境问题,目前环境污染和能源紧缺是急需解决的两大难题。大客车作为一种大型商用车,提供了便捷的出行方式,但由于其车身不具有理想的空气动力学外形,... 详细信息

近年来,汽车行业发展迅速,路面车辆日益增多,在提供便民服务的同时也带来了一系列的环境问题,目前环境污染和能源紧缺是急需解决的两大难题。大客车作为一种大型商用车,提供了便捷的出行方式,但由于其车身不具有理想的空气动力学外形,在高速行驶时会产生很大的气动阻力,而对于大型商用车来说,当车速达到100km/h时将有接近50%的燃油消耗量用于克服气动阻力,因此减少大客车的气动阻力对提高燃油的利用率极为重要。本文选取国内某大客车为研究对象,通过数值仿真计算方法对其进行气动减阻优化研究,包括模型各造型参数优化及局部优化方法的研究。大客车的外形大致为钝体,车身可以简化为一个长方体模型,而大客车则可以简单看成是加上轮腔与车轮的长方体模型,因此本文主要采用从长方体模型到大客车简化模型,再到大客车实车模型的研究思路来开展本论文研究。首先,通过选择合适的网格策略和物理模型确定了本文研究的仿真策略。然后,采用该仿真策略对长方体模型和大客车简化模型进行气动特性分析,这里长方体模型和大客车简化模型的车身尺寸与大客车实车模型的车身尺寸大致相同,通过仿真计算得到长方体模型的阻力系数为0.923,大客车简化模型的阻力系数为0.942,对比分析发现长方体模型和大客车简化模型阻力系数的差异主要是由车轮贡献的,车轮的贡献量占整车阻力系数的3.5%,而轮腔对整车气动性能的影响很小。之后,在STAR-CCM+的设计管理模块中通过SHERPA算法对大客车简化模型的各造型参数进行自动优化设计,主要包括模型前部各棱的倒角半径、两侧棱的倒角半径、尾部各棱的倒角半径、前风窗角度、前扰流板角度、后风窗角度和底部扩散器角度。从优化结果来看,模型前部的各棱倒角半径对气动性能的影响最大,当R1为0.45m、R2为0.5m、R3为0m时,阻力系数最大降低了65.5%;其次,前风窗角度对气动性能也有较大影响,当前风窗角度α为59.0°,即A为2m、B为1.2m时所得到的阻力系数最小,减阻率为40.34%,这说明大客车的气动性能对前部造型参数很敏感。另外,当前扰流板角度β为7.6°,即C为1.5m、D为0.2m时减阻率为6.26%;当R4为0.5m、R5为0.5m时,减阻率为4.35%;当R6为0.2m、R7为0.1m、R8为0.25m时,减阻率为4.03%;当后风窗角度γ为45°,即E为0.75m、F为0.75m时,减阻率为1.59%;当底部扩散器角度δ为12.5°,即G为0.42m、H为1.9m时,减阻率为0.32%,这说明前扰流板角度和尾部特征对大客车模型的气动特性也有较大影响,不过底部扩散器角度对整车气动阻力无明显作用。最后,结合大客车的工程需要重新定义了各个造型参数的变化范围和变化梯度后进行组合优化,得到了一组最佳的优化方案,将其应用于大客车实车模型后,阻力系数由原来的0.499降低到0.314,降低了37.1%,之后对优化后的大客车模型进行气动特性分析,探索了局部优化方法对其气动特性的影响,其中通过添加前轮阻风板使得阻力系数最大降低了11counts。

关键词：大客车气动特性参数设计减阻优化

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大客车行驶安全性仿真与评价模型

长安大学学报（自然科学版） 2014年第1期34卷 84-89页

作者：刘伟刘浩学解少博长安大学汽车学院陕西西安710064

为了对大客车道路行驶过程中的侧翻行为进行动力学分析,基于Matlab/Simulink搭建了驾驶人-大客车-道路仿真模型,利用该模型对某二级公路长3.6km路段进行了驾驶人的行驶仿真,采用方向盘转角、侧向偏移距离、侧向加速度、横摆角速度、质... 详细信息

为了对大客车道路行驶过程中的侧翻行为进行动力学分析,基于Matlab/Simulink搭建了驾驶人-大客车-道路仿真模型,利用该模型对某二级公路长3.6km路段进行了驾驶人的行驶仿真,采用方向盘转角、侧向偏移距离、侧向加速度、横摆角速度、质心侧偏角、车辆侧倾角、侧向载荷转移率7种动力学指标来评价大客车行驶安全性。研究结果表明:利用侧向载荷转移率对大客车侧翻趋势进行评价更加合理;相比于单纯的平曲线半径较小路段,在多弯道路段,车辆由于需要连续适应道路线形的变化,更易引起车辆侧向运动的不断累积,从而更容易引发道路交通事故;若弯道路段的前、后均为较长直线路段,驾驶人有足够的空间对车辆进行调整,从而在一定程度上降低了事故发生的概率。

关键词：交通工程大客车行驶仿真安全性评价

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大客车车身骨架结构动应力仿真计算

汽车工程 2011年第5期33卷 433-437,446页

作者：石琴王涛张代胜李宏玲合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009

运用模态综合技术和弹性力学理论,研究了由路面不平度引起的车身动应力的形成机理及其仿真计算方法。将其应用于样车车身骨架结构的动态强度分析与设计,从底盘与车身的模态参数和路面激励两方面分析了样车动应力的特征。样车的动态强度... 详细信息

运用模态综合技术和弹性力学理论,研究了由路面不平度引起的车身动应力的形成机理及其仿真计算方法。将其应用于样车车身骨架结构的动态强度分析与设计,从底盘与车身的模态参数和路面激励两方面分析了样车动应力的特征。样车的动态强度试验,验证了仿真分析结果的正确性。

关键词：大客车车身骨架结构动应力模态分析

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大客车正面碰撞的仿真及改进研究

中国公路学报 2010年第5期23卷 113-118页

作者：申福林邓景涛谢旭良孙治华长安大学汽车学院陕西西安710064 金龙联合汽车工业(苏州)有限公司江苏苏州215026

以某6120型大客车为研究对象,基于UG、ANSYS/LS-DYNA等仿真软件平台及有限元分析理论,建立了车身结构有限元模型。根据大客车车身结构特点,进行了初始速度为50 km.h-1的正面碰撞有限元模拟仿真研究,得到了正面碰撞的车身结构变形。针对... 详细信息

以某6120型大客车为研究对象,基于UG、ANSYS/LS-DYNA等仿真软件平台及有限元分析理论,建立了车身结构有限元模型。根据大客车车身结构特点,进行了初始速度为50 km.h-1的正面碰撞有限元模拟仿真研究,得到了正面碰撞的车身结构变形。针对驾驶区压溃严重,驾驶员生存空间变小的情况,对前部车身骨架及底架结构进行了一定的改进设计。仿真结果表明:改进后驾驶区的变形适度减小,质心加速度和驾驶员座椅处典型测点的加速度最大值都有所减小,改进设计取得了一定的成效;该改进方法对大客车车身结构正面碰撞的安全性设计及后续的相关研究具有参考和应用价值。

关键词：汽车工程大客车有限元分析正面碰撞生存空间

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大客车偏置碰撞乘员损伤研究

大客车偏置碰撞乘员损伤研究

作者：李子然长安大学

学位级别：硕士

客车作为道路交通运输重要载体,其碰撞安全性关乎人民生命财产安全和社会经济良好有序发展。近年来,客车正面碰撞引起的人员伤亡事故频发,社会影响恶劣。客车正面碰撞事故中,发生率最高的碰撞形式为正面偏置碰撞,而我国对大客车偏置碰... 详细信息

客车作为道路交通运输重要载体,其碰撞安全性关乎人民生命财产安全和社会经济良好有序发展。近年来,客车正面碰撞引起的人员伤亡事故频发,社会影响恶劣。客车正面碰撞事故中,发生率最高的碰撞形式为正面偏置碰撞,而我国对大客车偏置碰撞乘员损伤及乘员保护方面研究较少,因此开展客车偏置碰撞乘员损伤研究对降低客车碰撞伤亡率具有重要社会意义。本文通过大客车不同重叠率偏置碰撞仿真试验,探究不同重叠率、不同位置、不同约束条件下乘员运动响应及损伤规律,并针对其中危险工况进行乘员约束系统优化,为大客车结构安全性改进、乘员约束系统升级提供一定参考。本文以某6120型大客车为研究对象,进行不同重叠率(20%、30%、40%、50%、60%)偏置碰撞仿真试验,并对碰撞后不同重叠率整车运动响应、车身骨架变形、B柱加速度及整车碰撞能量响应进行对比分析。结果表明,客车车身偏转程度和车身前部变形程度随重叠率增加而减小;车身整体受冲击载荷随碰撞重叠率增加而增大;20%、30%重叠率碰撞工况下,车身受横向冲击载荷较大。为兼顾计算精度和计算效率,采用多刚体-有限元耦合法建立乘员区人-车系统耦合模型,并引入偏置碰撞中座椅固定点处加速度波形,进行乘员区假人碰撞仿真试验,根据试验结果对约束条件下不同位置、不同重叠率假人运动响应及损伤进行对比分析。结果表明,三点式安全带对假人胸部、头部位移限制效果显著,乘员受损伤风险较小;两点式安全带约束条件下,不同重叠率碰撞侧乘员损伤风险普遍高于非碰撞侧,客车前排乘员损伤风险普遍高于后排;50%重叠率偏置碰撞工况下,客车第二排碰撞侧乘员损伤风险最高。针对50%重叠率偏置碰撞工况,采用单因子变量法对客车座椅靠背、坐垫、安全带等多种假人损伤影响因素进行探讨。结果表明,靠背泡沫刚度比例系数在1.5左右,座椅间距在800mm以下,座椅靠背倾角在100°左右,安全带织带刚度比例系数小于1时,可在一定程度上降低碰撞时乘员整体损伤风险。为降低50%重叠率偏置碰撞工况下乘员头部、胸部损伤风险,通过灵敏度分析对上述各影响因素进行筛选,选取座椅间距、靠背泡沫刚度、坐垫摩擦系数、安全带刚度为设计变量,根据拉丁超立方试验设计采集30组试验样本,建立相应Kriging代理模型,以假人头部HIC值、胸部C值最小为优化目标,进行乘员约束系统多目标优化。优化后,座椅间距为736mm,靠背泡沫刚度比例系数为1.55,安全带刚度比例系数为0.81,坐垫摩擦系数为0.362;优化后,不同重叠率偏置碰撞工况下,假人头部、胸部损伤降幅明显,假人综合损伤降幅都在15%以上,优化效果显著。

关键词：大客车正面偏置碰撞耦合仿真乘员损伤多目标优化

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大客车侧面碰撞中的乘员损伤研究

大客车侧面碰撞中的乘员损伤研究

作者：赵伟伟长安大学

学位级别：硕士

公路大客车作为国内的主要公共运输载体之一,其结构的安全性以及对乘员的保护就显得至关重要,公路大客车的特殊性决定了其如果发生了较大的碰撞事故,就会造成大量的司乘人员死伤事故。通过研究总结发现,现有大客车侧面碰撞研究多集中于... 详细信息

公路大客车作为国内的主要公共运输载体之一,其结构的安全性以及对乘员的保护就显得至关重要,公路大客车的特殊性决定了其如果发生了较大的碰撞事故,就会造成大量的司乘人员死伤事故。通过研究总结发现,现有大客车侧面碰撞研究多集中于纯电动客车的电池箱安全性以及大客车车身骨架的安全性研究,而对乘员的损伤研究较少。基于此,论文主要是参考乘用车侧面碰撞法规试验方法GB20071,结合大客车侧面碰撞的特点,设计适用于客车侧面碰撞的移动壁障车,来对某车型的12米公路大客车进行侧面碰撞的计算仿真。首先建立大客车以及移动壁障车的CAE模型,根据实际情况设计0.95T、2T搭配低吸能块、5T、10T搭配高吸能块四种移动壁障车,对大客车进行50km/h的侧面碰撞仿真实验,重点研究不同移动壁障车碰撞时总能量、各总成吸能、车身变形、座椅以及B柱的速度和加速度,行李厢以及乘员区的生存空间各项指标等。得到大客车的损伤情况以后,在MADYMO软件中导入大客车的子系统结构模型,导入假人模型,建立相应的约束系统模型组成乘员损伤分析系统。采用PSM方法导入大客车子系统的运动云图轨迹。分析不同约束状态下的乘员伤害指标,最后采用正交试验方法,针对移动壁障车的车速、吸能块状态、壁障车质量三种因素设计不同水平下的正交试验,设计出适用于大客车侧面碰撞的移动壁障车。结果表明,在对大客车进行0.95T以及2T移动壁障车侧面碰撞时,大客车的主要变形区集中在行李厢区域,而对乘员的生存空间侵入不大。而在对大客车进行5T移动壁障车以及10T移动壁障车侧面碰撞时,大客车被撞侧的乘员地板骨架也出现了较大的横向折弯变形。严重影响了乘员的生存空间,且大客车侧围骨架向内侧侵入的同时有向上折弯的趋势,容易对乘客造成挤压伤害。在MADYMO中运行5T移动壁障车以及10T移动壁障车侧面碰撞时,不系安全带假人的腹部力以及盆骨力超标,而胸部压缩量和头部合成加速度值符合要求。系安全带之后,假人头部的加速度峰值变大,但是依然符合要求,胸部压缩量下降明显,而盆骨力和腹部力则变化不明显,说明两点式安全带有助于降低乘员的胸部压缩量,对乘员的盆骨力以及腹部力的改善有轻微的效果。整体来讲,两点式安全带对降低乘员损伤效果不明显,但是会防止乘员二次碰撞伤害。最后采用正交试验法对不同参变量的移动壁障车碰撞时对乘员损伤的影响进行计算,结果表明,假人损伤对移动壁障车的碰撞初始速度较为敏感,最终确定采用高度为1570mm的高吸能块、5T移动壁障车质量以及50km/h的初始车速作为大客车侧面碰撞时移动壁障车参数的推荐值。

关键词：大客车侧面碰撞有限元仿真不同壁障变量乘员损伤

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大客车电推杆总成检测技术分析

汽车电器 2022年第2期 79-80,83页

作者：左林星宇电子(宁波)有限公司浙江宁波315504

电推杆在大客车构架体系中拥有非常明显的作用,既能在满足大客车正常运行的同时,又能为乘客的安全提供一定的保障。但由于电推杆在设计、制造等过程中,可能会存在部分机械性能不足,继而带来一定的安全隐患。于此,为梳理电推杆总成相关要... 详细信息

电推杆在大客车构架体系中拥有非常明显的作用,既能在满足大客车正常运行的同时,又能为乘客的安全提供一定的保障。但由于电推杆在设计、制造等过程中,可能会存在部分机械性能不足,继而带来一定的安全隐患。于此,为梳理电推杆总成相关要素,提升其使用效能,文章立足电推杆基本概念和构成,以其检测价值和意义为切入点,探究电推杆总成检测技术。望对相关人员该领域的工作和学习有所启发。

关键词：大客车电推杆总成检测技术分析