suv汽车正面碰撞以及行人保护加强方案设计学士学位论文Word文档下载推荐.docx

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在汽车正面碰撞事故中，主要承受碰撞冲击力的部件有保险杠系统、前纵梁、翼子板、发动机罩等部件，在正撞时这些部件吸收的能量占总吸收能量的50%左右。

其中，最主要的吸能部件是保险杠系统和前纵梁，因此本文在进行白车身的碰撞仿真之前，首先单独对这些部件进行全面的碰撞仿真，从动力响应特性和吸能特性两方面对结构的碰撞性能进行分析，从中获取提高结构碰撞性能的措施，指导后来的车身结构设计。

本文以SUV车的正面碰撞试验为例，利用CATIA和HyperMesh软件建立了由壳单元、梁单元、三维实体单元组成的整车有限元模型。

进行了正面碰撞的模拟，结合仿真结果，确定了整车车身结构耐撞性方面的薄弱环节，并据此探讨了结构件耐撞性改进的办法。

关键词：

SUV车，正面碰撞，耐撞性，仿真

ABSTRACT

Withtheincreasingofautomobileamount,trafficaccidenthasbecomeaseriousproblemintheworld.Thenumberthatthewholeworldannuallydiedintheroadtrafficaccidentestimatestoexceed50myriadpeoples,roadtrafficaccidentgivethelifeandpropertysafetyofmankindbringseriousofdisaster.Sotheresearchofautomobilepassivesafetytechniquehasalreadybecomeanausterelessonofnowadaysworldcartechnologyresearch.

Inearlyperiodautomobilesideimpactsafetyresearchrepeattestprimarilyisadopted,automobilestructuralcrashworthiness,occupantrestraintsystemandperformancetestdependonexperimentandexperience,thisdemandaverylongresearchperiod,italsodemandalotofmanpower，materialresourcesandthefinancialpower,evenifsuch,theresultthatrepeattestgotisalsouncertainideal.Withthemodemsciencetechniquedevelopeddeeply,appearanceofapasselofadvancedautomobilevirtualtestingsoftoffernicerfoundationforresearchofautomobilesideimpactpassivesafety.Mainadvantageofvirtualtestingis:

inthedesignstageofautomobileproductwecanimitateandanalyzeautomobileproduct,Andwecanexpedientlyactualizetheanalysisandresearchofimpactformwhichrealcarexperimentcannotimplement,completelyfindandsolvetheproblem,shortendevelopingperiodandreduceresearchexpenses.

AccordingtosomeSUVvehiclefrontalcrashtest,thewholevehicleCAEmodelisbuiltwhichiscomposedofshell,beamandsolidparts.Comparingtotestdata,themodelisprovedfeasible.Keyfactorsforsimulationarepointedout,andsomeresultshavebeenobtained.

Keywords:

SUV,FrontalCrash,Crashwothiness,Simulation

SUV汽车正面碰撞以及行人保护加强方案设计

傅其刚0261078

0引言

随着汽车速度的提高，汽车保有量的增加，汽车交通事故逐年增多，尽管各种安全措施不断加强，但是从根本上说交通事故在很长一段时期内是无法避免的。

从全世界的统计数字来看，每年因道路交通事故而死亡的人数己高达50多万人，伤1000万人以上，因此汽车的碰撞安全性问题己成为近十多年来汽车工业的主要研究问题和攻关方向。

目前世界各主要汽车生产国都制定了严格的汽车碰撞安全法规要求，汽车开发和生产都必须通过严格的执行法规。

汽车安全性分为“主动安全性”和“被动安全性”。

所谓“主动安全性”，也称为事故预防性能，是指汽车能够识别潜在的危险因素而自动减速，或者当突发因素作用时，能够在驾驶员的操纵下避免发生碰撞的性能，包括可靠性，环境可见性，操纵稳定性和加速制动性。

而“被动安全性”则是指汽车发生不可避免的汽车产品的被动安全性，以满足正面碰撞实验的要求。

并且力争在汽车新品开交通事故时，能够对车内乘员或车外行人进行保护，以免发生伤害或者将伤害减到最低程度的性能。

根据目前的汽车技术和事故统计，交通事故的发生在今后很长一段时间内仍不可避免。

因此，各汽车制造厂商都正在抓紧时机提高其现有的发中，提高产品的被动安全性，力图以核心竞争力的提升占据市场竞争的制高点。

1本文研究的意义和主要内容

1.1本课题研究的背景和意义

CMVDR294法规规定汽车生产厂家，在每一种新车型上市之前，必须到国家汽车碰撞实验中心，进行48公里/小时的实车正碰实验。

并且对己获得认证的在生产车型还必须进行两年一次的碰撞抽查。

但实车碰撞实验要在样车生产出来之后进行，而且碰撞实验是破坏实验，这种“试错性实验”导致汽车设计周期长、费用高，不能在设计早期快速的发现问题和解决问题，所以碰撞实验只能作为全面的最终质量检验实验，不适合开发阶段需要。

虽然国内己经有研究单位和大的汽车企业建立了汽车碰撞实验室，通过昂贵的仪器设备和复杂的实验方法来解决汽车的安全性问题，但这种实验方法不但花费太多、耗时太长，且不能在设计阶段估计汽车碰撞的安全性问题。

随着计算机技术的发展和计算机成本的迅速降低，以有限元法为主的计算机仿真技术得到飞速发展，使得计算仿真技术和产品的设计研究相结合，使得新车型的被动安全性在设计研发阶段就得到控制，减少设计费用，缩短开发周期。

同时计算机仿真技术可以为汽车安全部件生产厂家提供汽车被动安全性的资料。

例如，在汽车安全气囊的开发中，通过汽车碰撞仿真技术，获取有关数据，减少实车的碰撞次数，为企业减少费用，缩短开发周期。

车身结构耐撞性研究：

主要是研究轿车和微型客车的车身结构对碰撞能量的吸收特性，寻求改善车身结构耐撞性的方法，使得车身结构在外力冲击下能以预计的方式变形，其变形能量控制在一定的范围内。

在保证乘员安全空间的前提下，车身变形吸收的能量最大，从而使传递给车内乘员的碰撞能量降低到最小，尽可能使乘员受到的减速度最小。

通过车身结构的耐撞性分析，使车身满足理想的正面碰撞变形特性。

当低速碰撞时，变形以及变形力值都比较小，以保护行人或车辆自身；

当发生中速碰撞时，变形应尽量均匀，以最大限度地降低撞击加速度峰值；

当发生高速碰撞时，为了阻止变形扩展到驾驶室，从悬架到车身前围板之间的变形应急剧上升。

1.2国内外汽车碰撞模拟研究的现状

国外对汽车碰撞研究比较早，技术水平也比较高。

最早开始碰撞研究的是美国。

早期的汽车碰撞研究主要是进行各种条件下的碰撞试验，包括实车碰撞试验和各类模拟实验。

六十年代人们开始了计算机碰撞模拟技术。

七十年代美国开始用计算机辅助交通事故分析，分析软件有NHTSA（美国道路安全局）的SMAC、CRASH3、EDCRASH等。

而近20年计算机碰撞模拟技术得到了迅速的发展，已经有了许多成熟的用于碰撞模拟的商业化软件。

目前，在国际上汽车被动安全研究方面，具有代表性的商业软件有:

美国的CDL3D软件、DYNA3D软件、ANSYS/LS-DYNA软件，荷兰的MADYMO软件，法国的PAM-CRASH软件。

根据建模的方法和功能不同，可以将这些软件分成两类：

一类是CVS（CrashVictimSimulation）碰撞伤害软件，主要模拟在汽车碰撞事故中乘员与环境的相互作用，以CDL3D和MADYMO为代表；

另一类是采用显示有限元理论建模，主要用来描述车身结构的抗撞行，以DYNA3D、ANSYS/LS-DYNA和PAM-CRASH为代表。

总的来说，这些软件能够进行标准假人在碰撞过程中的动态响应分析，人体生物学和碰撞假人的开发，碰撞受害者模拟，碰撞受害者保护措施的优化；

对车身结构碰撞大变形进行模拟，安全车身开发，汽车结构抗撞行模拟；

在碰撞法规试验中进行碰撞模拟。

由此可见，国外在汽车碰撞计算机模拟方面已经具备了相当的规模，达到了很高的水平。

国内在汽车碰撞仿真方面虽然起步较晚，但是在引进国外的先进软件之后，发展速度也是非常快的。

目前在我国，汽车的被动安全性是汽车安全性研究的重要课题，而且人们对汽车的被动安全性的要求也越来越高。

尽管我国对汽车被动安全性的研究不足十年，但取得了显著的成绩，不仅制定了和国际接轨的系列法规，而且在试验研究方面已经具备了开展模拟碰撞实验以及整车的碰撞试验能力。

汽车被动安全性的碰撞模拟研究工作已经迅速发展起来。

当前我国的汽车碰撞模拟仿真的研究工作主要分为两个方面：

一个方面是应用有限元的方法研究在碰撞过程中的汽车车身、车架的变形情况，速度和加速度的值，以及各部分的应力分布情况；

两一方面应用多刚体动力学研究汽车在碰撞过程中，人体各部分的动态响应和人体各部分的伤害值。

动态非线性有限元方法适用于计算结构变形，它能够得到汽车各个部件在碰撞过程中的变形情况。

在计算方法上，采用显式积分法中的中心差分法。

目前国内应用最多的软件是国外引进的LS-DYNA3D、ANSYS/LS-DYNA和PAM-CRASH软件。

1992年湖南大学将DYNA3D软件引入我国，并应用该程序进行了假人碰撞试验的有限元分析。

该校的钟志华教授提出了汽车碰撞的有限元方法，还应用驾驶员和安全带构造了碰撞模拟模型。

1996年，清华大学应用DYNA3D软件研究了车架的耐撞性能，在此基础上，进行了背景吉普BJ121的车架的碰撞模拟仿真。

吉林大学与长春汽车研究所合作于1997年在SGI图形工作站上建立了国内比较完整的汽车碰撞模拟，并通过了可视化技术得到了汽车结构碰撞变形的整个过程。

应用多刚体动力学，可以研究汽车在碰撞过程中人体各部分的动态响应和人体各部分的伤害值。

目前，国内使用的软件有MADYMO、CAL