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轿车正面碰撞的前纵梁仿真研究

作　者: 朱莎
导　师: 乔维高；何明
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 有限元 前纵梁 正面碰撞 计算机仿真
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


汽车作为一种现代的重要交通工具,已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。随着汽车保有量的不断增加,汽车性能以及道路条件的改善,汽车行驶速度也越来越高,汽车交通事故率也急剧上升,它造成了巨大的财产损失,并严重威胁着人民的生命安全。因此,汽车碰撞安全问题的研究成为一个不可忽视的问题。而汽车前部正面碰撞的比率占所有碰撞事故的50%以上,其危害性也最大,而汽车前纵梁作为一种典型的薄壁梁结构,是保证汽车具有良好的正面碰撞性能的重要部件,因此,研究汽车前纵梁的吸能特性对于提高整车的耐撞性至关重要。本文基于动态显式非线性有限元法的理论基础对某轿车的前纵梁进行了计算机碰撞仿真分析研究。首先,本文根据某轿车的汽车前纵梁系统的尺寸,利用CATIA的曲面造型功能,建立了前纵梁的三维实体模型,然后将其以IGS格式导入HyperMesh软件中进行前处理,建立前纵梁和刚性墙的完整有限元模型,并进行网格的划分,文中简单介绍了模型的合理简化、网格质量的检查及修改等问题,并就材料参数的定义、接触的处理、约束的添加、焊接的处理等关键问题进行了探讨,并输出K文件,然后通过ANSYS/LS-DYNA软件对所定义好的有限元模型进行求解,最后通过后处理器HyperView和HyperGraph得到前纵梁系统在碰撞过程中的动力响应特性,通过对前纵梁的变形情况和质心加速度、前纵梁尾端节点位移、速度、能量吸收的变化曲线等重要参数进行了详细分析,得出该前纵梁的碰撞性能不理想。文章从改进前纵梁的结构出发,提出了前纵梁的优化方案,即将局部加强和局部弱化相结合,具体方案为：开V形诱导槽和弱化孔,并在折弯变形处添加加强板,最后通过仿真计算和分析,比较了改进前后前纵梁的吸能特性,研究表明改进后的前纵梁碰撞特性得到加强,本文研究方法和结果对汽车前纵梁设计具有实际应用价值和直接指导意义,并为进一步提高整车碰撞性能提供一定的参考。最后,对本文研究工作进行了总结,并对后续研究工作内容进行了展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 课题的研究背景及意义  8-10
  1.2 国内外发展现状  10-15
    1.2.1 汽车碰撞研究  10-11
    1.2.2 汽车正面碰撞安全性评价  11-15
      1.2.2.1 汽车正面碰撞安全法规  11-14
      1.2.2.2 新车安全评价规程NCAP  14-15
  1.3 汽车碰撞研究方法  15-18
  1.4 课题主要研究内容  18-19
第二章 前纵梁仿真的有限元基本理论  19-28
  2.1 概述  19-22
    2.1.1 有限元的概念  19-20
    2.1.2 有限元的应用与发展  20-22
  2.2 非线性有限元理论  22-27
    2.2.1 控制方程  23-24
    2.2.2 边界条件  24-25
    2.2.3 平衡方程  25
    2.2.4 显式积分算法和时间步长的控制  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章 基于HyperMesh的前纵梁有限元模型的前处理  28-41
  3.1 前纵梁几何模型的建立  28-29
  3.2 前处理软件HyperMesh介绍  29-30
  3.3 前纵梁有限元模型的建立  30-34
    3.3.1 几何清理  31
    3.3.2 单元的选取  31-34
  3.4 材料参数的设置  34-35
  3.5 前纵梁正面碰撞模拟的前处理  35-40
  3.6 K文件的输出  40
  3.7 本章小结  40-41
第四章 基于LS-DYNA的前纵梁正面碰撞仿真求解和分析  41-50
  4.1 ANSYS/LS-DYNA软件简介  41-42
  4.2 前纵梁的碰撞特性指标  42
  4.3 前纵梁的碰撞破坏模式  42-44
  4.4 碰撞仿真模拟结果分析  44-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章 前纵梁正面碰撞的优化  50-54
  5.1 前纵梁的优化方案  50-51
  5.2 优化后前纵梁的碰撞特性  51-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章 总结与展望  54-56
  6.1 全文总结  54
  6.2 研究展望  54-56
参考文献  56-58
致谢  58

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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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