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整车100%正面碰撞及其耐撞性优化分析

整车100%正面碰撞及其耐撞性优化分析

作者：赵彦超东北大学

学位级别：硕士

随着人们生活水平的提高,汽车数量也在不断增加,人们对汽车的安全性要求也越来越高。耐撞性作为汽车安全性重要指标之一,一直以来都是一热点的研究课题。本文对汽车100%正面碰撞开展研究,针对其耐撞性进行了优化设计,最终提高了其碰撞... 详细信息

随着人们生活水平的提高,汽车数量也在不断增加,人们对汽车的安全性要求也越来越高。耐撞性作为汽车安全性重要指标之一,一直以来都是一热点的研究课题。本文对汽车100%正面碰撞开展研究,针对其耐撞性进行了优化设计,最终提高了其碰撞安全性能。具体内容如下:(1)通过查阅文献,在深入理解碰撞理论的基础上,掌握对汽车耐撞性的研究内容及方法,最终确定了以近似模型代替复杂的整车有限元模型进行优化分析的思路。(2)在有限元前处理软件ANSA中搭建整车有限元模型,该模型主要包括了白车身、四门两盖、动力总成、前后保、座椅内饰等部分,并且基于法规设定边界条件,建立了整车100%正面碰撞有限元模型,运用显式动力分析软件LS-DYNA进行仿真计算并得到了碰撞结果。(3)通过分析结果,首先验证模型的可信性,主要包括整车能量变化,质量变化和仿真与实车碰撞的变形对比。其次对整车关键部件的变形、B柱的速度和加速度、前部构件的吸能量分布、截面力以及乘员舱的侵入量进行了分析,并与法规标准进行了对比。(4)依据最大吸能量的原则,选取了防撞梁、吸能盒、前纵梁和副车架上纵梁在内的11个零件厚度作为设计变量,通过最优拉丁超立方试验设计采样,构造了以B柱峰值加速度和前围板的最大侵入量为优化目标的径向基函数近似模型。利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化求解,获得了一组非劣解集,最终降低了 B柱的峰值加速度和前围板的最大侵入量,提高了整车的耐撞性。(5)本文针对前保险杠的材料以及结构尺寸进行了优化分析。利用铝合金6101替换原有模型中的低碳钢材料,并且对铝合金材料下的防撞梁和吸能盒进行了厚度匹配。最终,对替换后的整车模型进行了仿真验证,结果表明整车的耐撞性能得到了改进。本文针对整车100%正面碰撞进行耐撞性优化分析,提高了整车的耐撞性,结果表明以上方法对这种工况下的耐撞性设计具有一定的工程意义,也为其他相关的碰撞工况的整车耐撞性优化设计提供一种指导。

关键词： 100%正面碰撞耐撞性近似模型多目标优化有限元

基于陆风某SUV车型50km/h 100%正面碰撞仿真分析及验证

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南昌大学学报（工科版） 2015年第2期37卷 159-162页

作者：潘磊陈宗渝江铃控股有限公司开发中心江西南昌330052 南昌大学机电学院江西南昌330031

以陆风某SUV车型为对象,在设计开发阶段,建立了整车碰撞有限元模型,按照GB 11551—2003的要求进行了整车50 km/h 100%正面碰撞仿真,对整车左右B柱下减速度曲线、前部变形、前纵梁变形以及前地板变形进行了分析,并将仿真结果与实车碰撞... 详细信息

以陆风某SUV车型为对象,在设计开发阶段,建立了整车碰撞有限元模型,按照GB 11551—2003的要求进行了整车50 km/h 100%正面碰撞仿真,对整车左右B柱下减速度曲线、前部变形、前纵梁变形以及前地板变形进行了分析,并将仿真结果与实车碰撞试验测试结果进行对比,两者吻合度较好,验证了该整车碰撞有限元模型的有效性。

关键词：整车 50 km/h 100%正面碰撞 CAE仿真

某微型电动车碰撞安全性能分析与结构优化研究

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某微型电动车碰撞安全性能分析与结构优化研究

作者：陈鑫山东交通学院

学位级别：硕士

近年来,随着新能源汽车行业的蓬勃发展,微型电动车市场呈现出日益扩大的趋势。然而,这一趋势也伴随着新能源汽车交通事故的频发,尤其是微型电动车的事故发生概率不断攀升。因此,微型电动车的碰撞安全问题已逐渐成为现代汽车领域亟待研... 详细信息

近年来,随着新能源汽车行业的蓬勃发展,微型电动车市场呈现出日益扩大的趋势。然而,这一趋势也伴随着新能源汽车交通事故的频发,尤其是微型电动车的事故发生概率不断攀升。因此,微型电动车的碰撞安全问题已逐渐成为现代汽车领域亟待研究和解决的重要课题。本文对于微型电动车进行了有限元模型搭建,并通过有限元分析理论对微型电动车的碰撞安全性能展开研究,根据分析结果对微型电动车身结构进行优化。主要研究内容如下:利用ANSA软件对已经设计完成的Catia 3D数据模型,进行了整车100%正面碰撞及整车侧面碰撞网格模型搭建,最后将碰撞网格模型以K文件类型输出。基于LS-DYNA软件,对100%正面碰撞及侧面碰撞两种不同工况下的K文件进行了整车碰撞仿真分析。根据碰撞动画,分析各主要吸能部件在碰撞中的变形情况。对各关键部件的侵入量、侵入速度、能量变化以及高压电安全进行分析,找出了影响整车安全性的关键因素。经分析研究表明,在100%正面碰撞工况中对整车的安全性能造成主要影响的是纵梁根部刚度过低,进而造成纵梁前段吸能不足,导致前围挡板侵入量过大、转向管柱跳动量过大以及踏板跳动量过大,增大了驾驶室乘员受伤风险。A柱刚度不足,导致碰撞发生后,门框侵入量过大,车门无法打开风险加大。在侧面碰撞工况中对整车的安全性能造成影响的主要是B柱内部支撑不足及门槛梁支撑不足导致B柱与车门的侵入量增大。通过对纵梁根部及A柱刚度的加强,驾驶室的侵入量明显下降,门框侵入量也得到有效控制;增加B柱内部支撑件以及门槛梁内部支撑有效的降低了B柱与车门的侵入量与侵入速度。优化后整体提高了该车的安全性能,为该车后续的开发设计提供了理论基础与数据支撑。

关键词：纯电微型汽车有限元分析 100%正面碰撞侧面碰撞

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小型电动汽车正碰条件下约束系统匹配研究

小型电动汽车正碰条件下约束系统匹配研究

作者：徐珍珍广西科技大学

学位级别：硕士

随着电动汽车的不断发展创新,已经出现了很多不同结构类型的电动汽车如小型电动汽车。近些年来交通事故频发,如何在交通事故发生时最大程度保护车内人员的伤害情况成为需要重点研究的部分,汽车碰撞种类有很多,正面碰撞出现的可能性最大... 详细信息

随着电动汽车的不断发展创新,已经出现了很多不同结构类型的电动汽车如小型电动汽车。近些年来交通事故频发,如何在交通事故发生时最大程度保护车内人员的伤害情况成为需要重点研究的部分,汽车碰撞种类有很多,正面碰撞出现的可能性最大。相比于常规车辆,小型电动汽车的车内空间很小,所以约束系统部分的空间也有限,会使二次碰撞时的车内人员加速度较恶劣,侵入量相对于普通乘用车也偏大,影响整车约束系统对车内人员的保护效果。在小型电动汽车约束系统匹配相关研究中没考虑到对驾驶员伤害有一定影响的安全气囊三个拉带参数。现在大多数约束系统匹配相关研究中转向管柱都有压溃,却忽略了转向管柱没有压溃对驾驶员伤害较大的情况,更没有考虑转向管柱无压溃情况下转向系统在仿真建模时位置的实际情况。故本文仿真建立无压溃转向管柱,且转向系统位置参考实车试验进行调整再用于整个约束系统仿真。驾驶员是任何车辆中不可缺少的人员,所以研究小型电动汽车正面碰撞条件下的驾驶员位置约束系统参数匹配,且转向管柱无压溃特性,管柱模型位置准确,在参数选取时把安全气囊的三个拉带长度全都考虑在内,对于探索不同车辆结构条件下的驾驶员安全有很重要的研究价值。本论文选择小型电动汽车之一——某款单座的电动汽车进行研究,首先根据研究背景和现状得出约束系统匹配研究的一般技术路线,介绍约束系统的组成,人体伤害评价指标,对其进行49km/h实车正面碰撞试验后,通过碰撞安全法规中对于人体安全性能评价指标要求与试验结果相结合得出,该小型电动汽车在受到100%正面碰撞时,约束系统对于驾驶员的整体保护效果较差,尤其是头部伤害已接近法规规定的限值。之后针对所研究小型电动汽车约束系统对于驾驶员整体伤害与头部伤害评价指标都较高的问题,通过仿真与试验相结合的方法进行约束系统参数优化,达到降低驾驶员伤害的目的,提升对驾驶员的保护效果。结合碰撞安全法规要求中头、颈、胸、腿部的相关伤害评价指标以及整体伤害指标WIC(Weighted Injury Criteria),以Hypermesh、Primer等为仿真建模平台建立约束系统仿真模型,Ls-dyna求解,通过仿真与实物试验结果对比验证安全气囊和约束系统整体仿真模型有效。之后结合控制变量法进行灵敏度分析选取对驾驶员伤害影响较明显的参数,根据选取好的参数以及相对应设计的水平值采用正交试验设计试验方案进行仿真分析,通过仿真结果选取对驾驶员保护效果最好的方案;之后把正交试验的仿真结果与极差分析结合,通过极差分析选取头部伤害指标HIC(Head Injury Criterion)最低时对应参数水平得到一个优化匹配方案进行仿真分析;再针对头部伤害指标HIC、头部3ms合成加速度值、整体伤害指标WIC的极差分析结果,从改善安全带约束效果、安全气囊防护效果两方面入手,通过与正交试验结果中最好方案参数结合进行调整设计新方案,通过正交试验中最好方案与HIC最低时对应方案、调整后新方案结果中的假人头部伤害与整体伤害进行综合对比,选取对驾驶员保护效果最好的方案,得到了最佳的参数水平匹配方式。本文针对目前电动汽车约束系统研究中在参数选取中没有考虑安全气囊三个拉带长度和碰撞时转向管柱无压溃也会产生较大伤害的问题,通过试验与仿真相结合,采用控制变量法、正交试验与极差分析的方法对某小型电动汽车提出一种新的约束系统参数匹配方式,使其在遭受49km/h正面碰撞时,对驾驶员头部保护效果明显变好的同时,整体安全性能也得到提升,极大提高了所研究车型在受到100%正面碰撞时约束系统对驾驶员的保护效果。

关键词：小型电动汽车 100%正面碰撞伤害指标约束系统匹配

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汽车正面碰撞中驾驶人坐姿对其损伤影响研究

中国安全科学学报 2017年第3期27卷 54-58页

作者：唐灿李平飞黄海波刘娜周明西华大学汽车与交通学院四川成都610039 四川西华司法鉴定所四川成都610039

为研究汽车正面碰撞时驾驶人坐姿对其损伤的影响,根据实车碰撞试验数据,建立车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统的MADYMO仿真模型,并予以验证。利用仿真模型开展车速为56 km/h的100%正面碰撞试验,将假人定位并调整其参数,分析驾驶人碰撞前的8... 详细信息

为研究汽车正面碰撞时驾驶人坐姿对其损伤的影响,根据实车碰撞试验数据,建立车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统的MADYMO仿真模型,并予以验证。利用仿真模型开展车速为56 km/h的100%正面碰撞试验,将假人定位并调整其参数,分析驾驶人碰撞前的8种典型姿态对其碰撞后损伤风险的影响,并对比头部损伤值(HIC)、胸部连续3 ms损伤值、胸部压缩量以及颈部、腿部的受力情况。结果表明,碰撞时驾驶人的坐姿对身体各个区域的损伤风险有较大影响;驾驶人碰撞时的纵向位置对其损伤风险影响最显著。

关键词： 100%正面碰撞坐姿损伤风险驾驶人 MADYMO仿真

考虑材料变形路径及应变率的车身前端吸能结构优化

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汽车工程 2013年第3期35卷 265-271页

作者：王金轮兰凤崇陈吉清华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

为了研究不同厚度及强度的高强度钢板对车辆正面碰撞性能的影响,以车身前端主要吸能结构的比吸能最大化为目标,构件的材料和厚度为设计变量,并考虑材料的变形路径和应变率效应,通过试验设计、近似模型与自适应响应面法相结合进行优化,... 详细信息

为了研究不同厚度及强度的高强度钢板对车辆正面碰撞性能的影响,以车身前端主要吸能结构的比吸能最大化为目标,构件的材料和厚度为设计变量,并考虑材料的变形路径和应变率效应,通过试验设计、近似模型与自适应响应面法相结合进行优化,得到了高强度钢板最优的匹配方案。优化后降低了车辆加速度和制动踏板侵入量等乘员伤害指标,提高了车体结构的耐撞性。本研究同时验证了基于自适应响应面法进行优化的可行性。

关键词： 100%正面碰撞自适应响应面法高强度钢板吸能结构优化

基于HyperWorks和LS-DYNA汽车正面100%刚性壁碰撞的仿真研究

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基于HyperWorks和LS-DYNA汽车正面100%刚性壁碰撞的仿真研究

作者：刘翔长安大学

学位级别：硕士

我国经济的日益发展使得汽车保有量在不断增长,但汽车碰撞事故也随之上升。为此国家制定了相关的汽车安全碰撞法规,各大汽车制造商也在不断加大对汽车碰撞安全技术的研究以满足国家汽车安全碰撞法规的要求,同时获得更高的NCAP安全碰撞... 详细信息

我国经济的日益发展使得汽车保有量在不断增长,但汽车碰撞事故也随之上升。为此国家制定了相关的汽车安全碰撞法规,各大汽车制造商也在不断加大对汽车碰撞安全技术的研究以满足国家汽车安全碰撞法规的要求,同时获得更高的NCAP安全碰撞分值。本文基于某SUV车型建立汽车正面100%刚性壁碰撞仿真模型,利用计算机仿真技术实现汽车正面碰撞试验,通过对仿真试验结果的分析来评估汽车模型在碰撞中的耐撞性能,为汽车安全领域的研究提供可靠的方法和技术支持。本文主要的研究内容和成果有:(1)前处理运用Hypermesh软件完成了对汽车碰撞模型的网格划分、材料属性的定义、载荷施加、接触设置、刚性壁建立、K文件输出等工作。运用LS-DYNA完成对整车100%碰撞仿真的计算工作,得到d3plot结果文件,供后处理平台使用。(2)后处理主要应用Hyperview软件平台,主要任务是对整车碰撞中能量、加速度以及重要零部件的变形以及吸能情况的仿真分析,进而得到汽车模型的各项性能曲线和云图,为整车的耐撞性能评估提供依据。(3)通过对100%正面碰撞仿真结果分析,得出碰撞仿真是可靠的,与实际效果基本相符。在碰撞中汽车前部变形效果良好,其中保险杠的压平情况、前纵梁压溃折弯情况、前围板侵入量都在许可范围内,吸收大量碰撞能量,减少了碰撞对成员安全的影响。车身能量变化、A柱折弯情况、门框变形情况等也在安全允许范围内,但B柱最大加速度略大,可能会对乘员安全造成一定的影响。

关键词： 100%正面碰撞有限元仿真分析耐撞性能

某车型正面100%刚性壁碰撞分析与结构改进研究

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某车型正面100%刚性壁碰撞分析与结构改进研究

作者：韩睿囡沈阳工业大学

学位级别：硕士

汽车产业的飞速发展的同时交通事故发生频率也不断上升,从而给人们的生命和财产造成不可忽视的损失。为减轻碰撞事故给人们带来的生命威胁,降低事故导致的财产损失,汽车碰撞安全性的研究成为汽车开发工作中至关重要的环节之一。我国为... 详细信息

汽车产业的飞速发展的同时交通事故发生频率也不断上升,从而给人们的生命和财产造成不可忽视的损失。为减轻碰撞事故给人们带来的生命威胁,降低事故导致的财产损失,汽车碰撞安全性的研究成为汽车开发工作中至关重要的环节之一。我国为提高汽车的安全性在碰撞安全法规的基础上,参照国外相关法规制定了制定了C-NCAP评价规程,对我国汽车的碰撞安全性提出更高的要求。本文通过对整车正面碰撞进行有限元仿真分析的研究方法,参照C-NCAP（2018版）试验要求建立汽车正面100%刚性壁碰撞仿真模型,研究了车身前端结构的耐撞性能。首先,在ANSA软件的前处理平台上进行整车模型的网格划分,材料属性赋予、连接及接触等参数的设置,边界及约束条件的建立以及K文件的输出等工作内容,得到可以用于分析计算的整车模型。其次,利用LS-DYNA软件的计算平台完成对整车100%碰撞仿真的计算工作,得到d3plot与binout结果文件。最后,通过Hyper View与Hyper Graph软件平台对计算结果进行后处理工作,通过对碰撞中质量及能量曲线判断仿真分析可靠性,分析加速度曲线与关键部件的变形及吸能情况等对整车的耐撞性能进行评价。根据分析得到,碰撞过程中右侧B柱加速度峰值略高于C-NCAP五星评价指标,可进行进一步优化。此外,本文在保证整车碰撞性能的前提下,以减轻重量为目的,对发动机罩内板进行结构改进。对改进后的碰撞结果进行分析得到结论:结构改进后的发动机罩板,其碰撞性能满足评价要求,B柱加速度峰值较改进前略有下降,且其模态、扭转刚度及侧向刚度等结构性能满足要求,发动机罩内板重量减轻25.6%,达到改进目的,该改进方案可以接受。本文通过有限元仿真分析方法对汽车正面碰撞进行研究,并对发动机罩内板进行结构改进。其研究内容为汽车碰撞安全方面的研究提供参考与实际应用价值。

关键词： 100%正面碰撞仿真分析耐撞性能结构改进

汽车正面碰撞中驾驶人应急姿态下的损伤影响分析

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西华大学学报（自然科学版） 2019年第2期38卷 42-47页

作者：石亚周周华肖凌云李平飞杨建军西华大学汽车与交通学院四川成都610039 四川西华司法鉴定所四川成都610039 国家质检总局缺陷产品管理中心北京100101

为研究汽车100%正面碰撞事故中驾驶人应急姿态对损伤的影响,根据实车碰撞试验数据,建立"车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统"MADYMO仿真模型,并进行有效性验证。利用建立的仿真模型,定位假人并调整参数,进行车速为64 km/h的100%正面碰撞,先后... 详细信息

为研究汽车100%正面碰撞事故中驾驶人应急姿态对损伤的影响,根据实车碰撞试验数据,建立"车辆驾驶舱-驾驶人-约束系统"MADYMO仿真模型,并进行有效性验证。利用建立的仿真模型,定位假人并调整参数,进行车速为64 km/h的100%正面碰撞,先后对临碰撞时驾驶人的4种典型应急姿态进行碰撞仿真,然后对比分析驾驶人头部、胸部加速度以及损伤值。结果表明:在几种典型应急姿态下,驾驶人处于缩回姿态时,其头部会与方向盘发生直接接触,造成严重损伤,而胸部受安全带约束,损伤差异不大;而在临碰撞驾驶员保持正常坐姿时,驾驶员损伤最小,此时约束系统可达到最佳保护效果。

关键词： 100%正面碰撞损伤 MADYMO仿真驾驶人应急姿态