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客车碰撞与翻滚的仿真技术研究
作 者: 周卫卫
导 师: 张天侠
学 校: 东北大学
专 业: 车辆工程
关键词: 客车 车身结构 正碰 侧碰 翻滚 计算机仿真
分类号: U467.14
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
客车交通事故的主要原因有驾驶员人为因素、道路交通条件、车辆结构问题。发达国家先进的CAE设计技术、虚拟试验技术和高水平的制作工艺以及完善的法规体系等,使得客车结构安全性得以保证。而我国对客车结构安全性的重视程度不够,对客车结构安全性的研究较少并且不够深入,法规体系尚不完善。本文针对某客车开展了客车结构安全性的研究和探索。以非线性有限元理论为基础,采用有限元动态仿真分析的方法,对某客车模型进行了各种碰撞仿真试验的研究,验证了客车模型的合理性和有效性。(1)通过统计和分析我国客车道路交通事故的数据,分析得出客车重大事故的主要形态有正碰、侧碰和翻滚等,阐述了汽车被动安全性研究的意义。(2)根据某客车的车型,在合理简化的基础上用Pro/E建立其几何模型,并将车模导入到CAE前处理软件Hyper Mesh中搭建客车的有限元仿真模型的平台。(3)参照中国C-NCAP中对正面碰撞的规定,对客车进行正面的虚拟试验碰撞;根据中国侧面碰撞法规《汽车侧面碰撞的乘员保护》,对移动变形壁障进行了模型的验证和对客车进行了侧面碰撞的虚拟试验。(4)参考美国FMVSS208中有关客车翻滚的规定,对客车进行了翻滚的动态模拟,分析了翻滚在加速度、车身变形和能量的变化,总结了客车翻滚动态仿真的试验方法。研究结果表明,本文的工作对客车的碰撞安全仿真研究具有借鉴意义,能够在生产实际中为客车车身结构设计、结构安全性能检验提供具有实际意义的参考价值。
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全文目录
摘要 5-6 英文摘要 6-10 第1章 绪论 10-18 1.1 课题研究的背景 10-11 1.2 客车车身结构安全性评价 11-13 1.2.1 汽车碰撞安全法规 11-12 1.2.2 客车车身结构的安全性评价 12-13 1.3 国内外研究概况 13-16 1.3.1 国外研究概况 13-14 1.3.2 国内研究概况 14-16 1.4 课题研究目的和内容 16-18 1.4.1 课题研究目的 16 1.4.2 课题研究内容 16-18 第2章 汽车碰撞仿真的有限元基本理论 18-28 2.1 有限元基本概念 18-19 2.2 基本力学模型与方程 19-22 2.2.1 多物体接触碰撞系统基本概念 19-20 2.2.2 基本方程 20-21 2.2.3 虚功原理求解 21-22 2.2.4 有限元法离散 22 2.3 弹塑性材料简化力学模型 22-25 2.4 大变形动力学有限元求解中的关键技术 25-26 2.4.1 应力修正 25 2.4.2 单元计算的单点高斯积分与沙漏控制 25-26 2.5 接触—碰撞算法的有限元实现 26-27 2.6 本章小结 27-28 第3章 客车碰撞的有限元模型的建立 28-40 3.1 有限元碰撞软件的介绍 28-29 3.1.1 CAE前后处理平台 28-29 3.1.2 有限元模型分析和后处理软件 29 3.2 汽车有限元模型建立流程与方法 29-31 3.2.1 有限元模型建立流程 29-30 3.2.2 有限元模型的建立方法 30-31 3.3 客车有限元模型的建立 31-37 3.3.1 建立几何模型 31-32 3.3.2 客车模型的导入 32 3.3.3 客车仿真模型的建立 32-37 3.4 模型验证和虚拟试验技术 37-38 3.5 本章小结 38-40 第4章 客车碰撞的仿真研究 40-60 4.1 概述 40 4.2 客车正面碰撞的计算机仿真 40-48 4.2.1 客车正面碰撞仿真的求解过程 40-42 4.2.2 客车正面碰撞的仿真结果分析 42-48 4.3 客车侧面碰撞的计算机仿真分析 48-58 4.3.1 移动变形壁障模型的检验 48-50 4.3.2 客车侧碰的仿真模拟 50-51 4.3.3 侧面碰撞仿真的结果分析 51-58 4.4 本章小结 58-60 第5章 客车翻滚碰撞的仿真分析 60-72 5.1 客车翻滚的概述 60 5.2 客车翻滚试验法规介绍 60-63 5.2.1 FMVSS208翻滚试验 61 5.2.2 FMVSS216车顶抗压强度 61-62 5.2.3 ECE R66车身上部强度试验 62-63 5.3 客车翻滚试验仿真 63-66 5.3.1 翻滚模型的建立 63-65 5.3.2 客车模仿真试验 65-66 5.4 客车翻滚试验仿真结果的分析 66-71 5.4.1 客车车身结构的变形分析 66-68 5.4.2 客车翻滚系统能量变化 68-69 5.4.3 客车翻滚系统加速度曲线分析 69-71 5.5 客车翻滚模拟试验的分析 71 5.6 本章小结 71-72 第6章 总结 72-74 6.1 总结 72-73 6.2 不足与展望 73-74 参考文献 74-78 致谢 78
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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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