基于柱壁障的轿车侧面碰撞模拟研究

参照Euro-NCAP侧面柱碰撞法规,用Hypermesh建立轿车侧面柱碰撞的有限元模型,运用LS-DYNA软件对车身结构侧面抗撞性能进行有限元模拟分析,研究柱碰撞形式的车身结构响应,并对车体结构进行了相应的改进。改进前后的仿真结果表明:该车侧面抗碰撞能力得到了提高,在一定程度上减少了车体的侵入对乘员带来的伤害,可为我国实施侧面柱碰撞法规提供参考依据。     

汽车侧撞与交通安全

汽车碰撞位置千变万化,但最薄弱部位是汽车侧面。事实上,世界上25%的严重事故都与此类碰撞有关。由于我国城市道路交通以平面交叉路口为主,所以侧面碰撞事故发生的几率最高。2002年,我国共发生正面碰撞事故约13万次,侧面碰撞事故约21万次。数据表明,在我国交通事故死亡中,正面碰撞比例最高,侧面次之;严重受伤的人数中,侧面碰撞比例最高,正面次之。因此,提高汽车产品侧面碰撞安全性能对改善道路交通安全有着非常重要的意义。目前,汽车防侧撞主要有两种方法:一是从设计上改进车厢结构,使其分散侧撞冲击力;二是安装车门保险杠,增强车门防撞冲击力。后一种方法实用,简单,对车身结构改动不大,已经普遍推广使用。早在1993年深圳国际汽车展览会上,参展的本田雅阁轿车将一扇车门剖开一部分,专门露出车门保险杠给观众看,以示其良好的安全性能。安装车门保险杠,就是在每扇车门的门板内横置或斜置数条高强度的钢梁,起到车前车后保险杠的作用,做到整部轿车前后左右都有保险杠“护驾”,形成一个“铜墙铁壁”,给驾乘人员最大限度的安全区域。近几年,有关防侧撞的问题已经引起人们的关注,有些国家还制定了严格的汽车防侧撞安全条例,规定汽车要实施防侧撞的安全措施。在有...     

我国侧面碰撞法规实施效果分析

侧面碰撞法规是为提高汽车侧面碰撞安全性而设置的评价体系，通过对车辆安全性能的评判，促进汽车生产厂商在汽车安全性方面加大投入。事实证明，侧面碰撞法规为提高汽车安全性作出了积极贡献，但同时不能否认法规本身也存在一些不足之处。     

汽车40%偏置碰撞抗撞性改进设计

建立并验证了偏置变形壁障块模型、某轿车全宽碰撞模型的有效性,按照ECE R94.01法规建立该轿车的40%偏置碰撞有限元模型,利用有限元方法对该轿车进行40%偏置碰撞抗撞性仿真分析,确定该轿车40%偏置碰撞抗撞性改进方向。按照改进方向对轿车进行3个方面的抗撞性改进设计,通过比较分析,在一定程度上改善了该轿车的40%偏置碰撞抗撞性能。     

B柱与假人损伤关系及结构改进研究

针对某款轿车的侧面碰撞试验建立有限元模型和PSM模型,对B柱部位进行分段处理和相关性分析,并针对不同部位的相关系数进行结构改进,然后进行验证计算。结果表明,改进结构可有效地降低车体的侵入量,假人损伤值达到了法规要求。     

基于虚拟试验的汽车40％偏置碰撞抗撞性分析

建立并验证了偏置变形壁障块模型、某轿车全宽碰撞模型的有效性,按照欧洲ECE R94.01法规建立该轿车的40％偏置碰撞有限元模型,基于虚拟试验技术对该轿车进行40％偏置碰撞抗撞性分析,确定该轿车40％偏置碰撞抗撞性改进方向和改进对策。     

汽车侧面碰撞中车门内部缓冲泡沫刚度的匹配

基于modeFRONTIER和MADYMO 2种优化软件,以汽车侧面碰撞时驾驶员胸部伤害指标最小、盆骨侧向加速度控制在合理范围内为优化目标,建立汽车内饰结构和缓冲泡沫的仿真模型,对汽车驾驶员侧车门内部侧面缓冲泡沫的刚度匹配进行优化。优化结果显示:合理匹配该缓冲泡沫的刚度,可以明显减小汽车侧面碰撞对驾驶员的伤害。     

基于ANASYS Workbench的保险杠低速碰撞仿真

建立并验证了某轿车保险杠碰撞模型的有效性,按照ECE R42法规和PRO/E软件建立该保险杠系统的有限元模型,利用ANASYS Workbench对其进行低速碰撞吸能性仿真分析,结果发现该保险杠结构可以吸收低速碰撞过程中所产生的大部分动能,使轿车其他部分的结构变形达到最小.在此基础上,针对碰撞仿真计算结果及薄壁构件吸能特性,提出了具体的改进措施.     

某轿车侧面碰撞安全性改进设计

应用LS-DYNA软件按中国新车评价程序(2012C-NCAP)标准建立了某轿车的整车侧面碰撞有限元模型,通过B柱侵入速度和侵入量与实车试验的对比,验证了仿真模型的有效性。在分析了试验对比结果之后,论文提出了侧面结构耐撞性的改进方案,仿真结果显示改进效果明显。     

摩托车与汽车侧面碰撞计算机仿真

综合运用IDEAS软件和碰撞有限元软件PAM／CRASH来模拟汽车与摩托车发生侧面碰撞的两种典型形态，通过模拟来再现汽车与摩托车侧面碰撞的运动情况，对仿真结果与实验结果相比较来进行分析，从而得出影响仿真结果真实性的相关因素。     

基于数值模拟的薄壁构件碰撞性能研究及焊接影响

利用ANSYS/LS-DYNA的显式有限元方法对4种典型车用薄壁构件进行正碰碰撞仿真,根据所得的变形模式、冲击力、速度等一系列特性参数,分析了其吸能规律,比较了不同构件耐碰撞性能的优劣,为车辆耐碰撞性能的设计奠定了理论基础。同时对焊点的仿真进行了讨论,分析了连接失效对碰撞性能的影响。     

基于RCAR试验的电动SUV低速保险杠耐撞性研究

为研究某款纯电动SUV保险杠在低速正面碰撞工况下的耐撞指标,提高其耐撞性能。首先依据RCAR保险杠低速碰撞试验及评价方法,建立某纯电动SUV正面全宽低速保险杠碰撞有限元模型;其次,从防撞梁、吸能盒的吸能和变形以及车体损坏情况等对仿真结果进行分析。结果表明,模型防撞梁强度不足,导致吸能盒未发挥低速吸能效果,风扇受到挤压。最后从防撞梁截面型式、材料,厚度3个影响防撞梁强度的因素出发,提出3种优化改进方案。研究表明,方案3防撞梁低速碰撞耐撞性最好,在满足轻量化要求的同时满足了RCAR测试的要求。     

组合式桥梁护栏防撞性能仿真与试验

为了提高特大型桥梁的道路行车安全性,通过理论计算与形式调查,确定了一种组合式护栏的基本结构形式,采用基于有限元理论的计算机仿真方法对护栏结构进行了多次优化设计,并通过实车足尺护栏碰撞试验验证了最终优化结构的防护性能。研究结果表明:该组合式护栏的结构能有效防护失控车辆的碰撞,防护能量可达到420 kJ以上,达到中国规范要求的SA级;试验证明采用计算机仿真方法获取的数据可靠有效。     

Application of conservative surrogate to reliability based vehicle design for crashworthiness

Surrogate models are commonly used for approximation of large computationally expensive vehicle crash simulation to facilitate rapid design space exploration and optimization. Unfortunately, the optimum design based on surrogates may turn out to be infeasible after running finite element crash simulation due to the surrogate errors. To meet this challenge, conservative strategy of surrogate modeling through compensating fitting errors was used for reliability based design optimization of vehicle structures for crashworthiness and weight reduction. The critical crash responses were constructed by unbiased kriging models, and conservative surrogates were obtained via adding safety margin to estimate the crash responses conservatively. The benefits of using conservative surrogates for reliability based design optimization were investigated in the context of constraint feasibility of the optimum designs through a mathematical example and a case study on vehicle crashworthiness design. The results demonstrate that optimization based on conservative surrogate helps to achieve the feasible optimum design, showing more attractive for reliability based design optimization in engineering applications.     

货车尾部护栏缓撞性能的研究

货车尾部护栏缓撞性能的优劣直接影响到其发生追尾碰撞的其它车辆损坏和乘员伤亡的严重程度。用三维动态非线有限元方法模拟计算了护栏横梁的碰撞0过程,并进行了试验研究,在此基础上进一步改善槽形截面横梁的缓撞性能,在其碰撞表面加装了简系吸能装置,计算和试验结果表明,该装置能够明显降低低与之碰撞的台车的减速度。     

EQ140汽车保险杠碰撞过程的有限元分析

以EQ140货车为例,应用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对汽车保险杠的碰撞过程进行数值模拟,得到结构的瞬态动力响应以及变形、速度、碰撞力等参数的时程曲线,清晰地展示了保险杠的变形的全过程,为改进保险杠的设计提供了参考。     

基于神经网络的数据挖掘模型在吸能装置上的应用

针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题，在已有仿真分析数据基础上，引入机器学习方法，对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先，建立基于神经网络的数据挖掘模型，在此基础上构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法；其次，通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性，以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据；然后，以吸能装置壁厚作为模型输入，不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出，将有限元仿真数据用于模型训练，优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.922以上；最后，为验证模型预测的准确性，将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比，速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.10%、4.51%、6.20%和2.50%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下，能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性，大幅降低了计算时间，提高了计算效率.      

显式有限元法在车辆耐撞性研究中的应用

基于连续介质理论，通过建立车辆碰撞的控制方程，在此基础上得到与控制方程和边界条件等效的“弱积分”形式。通过空间和时间的显式离散，得到了车辆碰撞的有限元方程。采用动力显式积分方法，使位移计算显式化，避免了由材料、几何、边界高度非线性因素引起的计算收敛问题，并讨论了薄板单元的Courant稳定性条件。提出了“端部吸能结构纵向压缩变形、纵向吸能”的耐冲击结构设计的思路，并对算例进行了数值模拟。结果表明，该设计方法可以实现车辆结构自身被动安全保护的目的，显式有限元数值模拟方法是车辆耐撞性研究的有效方法之一，但是需要进行部分撞击试验，进一步修正模型后提高其分析精度。