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汽车正面碰撞及其薄壁构件吸能研究

作 者: 周新宇
导 师: 闻邦椿
学 校: 东北大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: 汽车正面碰撞 计算机模拟 吸能研究 有限元法
分类号: U467.14
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 158次
引 用: 1次
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内容摘要


目前,随着我国汽车保有量的迅速增长,随之而来的交通事故数量及其造成的人员伤亡数量也呈上升趋势。为提高汽车被动安全性能,减少乘员伤亡,在汽车开发阶段必须开展汽车结构的耐撞性研究。本文以汽车正面碰撞为主要研究对象,采用LS-DYNA为求解器,Hypermesh和Ls-Prepost作为前后处理软件,进行汽车正面碰撞的计算机模拟。探讨了整车正面碰撞有限元建模规则,并针对计算机模拟所遇到的困难加以探讨,如网格划分、材料选择、接触问题的处理等。本文还按照相关法规的有关规定对仿真过程进行设置,完成汽车正面碰撞的仿真模拟。通过将模拟结果与相关碰撞试验结果的比较分析,证明了模型的合理性。最后,针对汽车模型存在的吸能不足的缺点进行结构改进。主要包括,薄壁结构件的截面形式、厚度、截面约束,以及变形引导结构等进行仿真模拟,找到具有较高吸能效果的薄壁构件结构形式。本文的工作对汽车碰撞安全仿真研究具有借鉴意义,所得的结论对车身结构设计和安全分析具有参考价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题的背景和意义  9-10
    1.1.1 课题的背景  9-10
    1.1.2 课题的意义  10
  1.2 课题的国内外研究现状  10-12
    1.2.1 课题的国外研究现状  10-11
    1.2.2 课题的国内研究现状  11-12
  1.3 汽车碰撞安全的研究方法  12-14
    1.3.1 试验研究  12-13
    1.3.2 计算机仿真研究  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第2章 基本理论及相关软件介绍  15-30
  2.1 汽车碰撞仿真中的有限元基本理论  15-25
    2.1.1 物体变形的描述  15-17
    2.1.2 汽车碰撞过程的非线性特征  17
    2.1.3 单元类型及其算法  17-19
    2.1.4 材料模型  19-21
    2.1.5 沙漏控制  21
    2.1.6 时间积分和步长控制  21-23
    2.1.7 接触界面处理  23-24
    2.1.8 接触摩擦力的计算  24-25
  2.2 相关软件介绍  25-29
    2.2.1 核心求解器LS-DYNA简介  26-27
    2.2.2 有限元前处理软件Hypermesh功能简介  27-28
    2.2.3 后处理软件LS-Prepost功能简介  28-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章 汽车正面碰撞的仿真分析  30-44
  3.1 整车有限元模型  30-34
    3.1.1 有限元模型建模  30-33
    3.1.2 有限元模型的单元检查  33-34
  3.2 碰撞有限元模型求解  34-38
    3.2.1 整车有限元模型求解基本设置  34-37
    3.2.2 包含特定信息的ASCII文件设置  37
    3.2.3 整车有限元模型求解K文件输出  37-38
  3.3 整车碰撞仿真结果的后处理分析  38-43
    3.3.1 碰撞仿真过程分析  38-40
    3.3.2 碰撞过程中的速度变化分析  40
    3.3.3 碰撞过程中的加速度变化分析  40-41
    3.3.4 碰撞过程中的能量变化分析  41-43
  3.4 本章小结  43-44
第4章 薄壁构件变形吸能研究  44-73
  4.1 薄壁构件变形吸能研究现状概述  44-45
  4.2 普通薄壁直梁变形吸能研究  45-60
    4.2.1 相同周长不同截面形式薄壁梁吸能比较  45-52
    4.2.2 厚度对于薄壁梁吸能能力的影响  52-56
    4.2.3 单元尺寸对于薄壁梁吸能能力的影响  56
    4.2.4 碰撞速度对于薄壁梁吸能能力的影响  56-60
  4.3 约束截面梁的变形吸能设计  60-64
  4.4 变形吸能引导结构设计  64-72
    4.4.1 变形引导槽  64-68
    4.4.2 孔洞缺陷  68-72
  4.6 本章小结  72-73
第5章 结论及展望  73-74
  5.1 本文结论  73
  5.2 论文展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车试验 > 整车试验 > 安全、冲撞、破坏试验
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