某越野车车架耐撞性仿真分析

依据C-NCAP中100%重叠正面冲击固定刚性壁障试验规定,应用HyperWorks软件建立某越野车车架正面碰撞仿真计算模型,并应用ANSYS/LS-DYNA软件进行求解计算。在此基础上,对某越野车车架进行耐撞性仿真研究,并从车架碰撞变形、碰撞加速度和碰撞速度等方面对仿真结果进行分析。结果表明,车架前部纵梁发生理想的纵向有序的褶皱变形,车架类S型梁的拐角部分发生弯曲变形,且碰撞加速度曲线和碰撞速度曲线并非理想,说明车架结构有改进空间。     

某车型左纵梁变形吸能模式优化分析

某车型在进行偏置碰撞试验时,产生左纵梁变形区域偏小,变形吸能模式十分不理想;同时导致能量后传,前围变形过大,无法满足碰撞吸能要求。通过系统分析左纵梁可变形区域、刚度特性、抗弯特性,针对存在的问题,优化了此款车型左纵梁上附件的布置形式及可变形区域,并在原结构基础上调整纵梁结构变形特性。最后,通过实车验证试验对结果进行验证,结果表明:优化后的整车结构碰撞安全性能能够满足碰撞安全要求,能够为星级目标达标提供理想的结构基础。     

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析

前保险杠是汽车正碰主要吸能部件,在很大程度上决定了汽车的耐撞性与安全性。针对汽车碰撞过程中前保险杠的大变形和非线性接触问题,建立了某款国产轿车前保险杠(包括:保险杠、吸能盒和纵梁)与刚性墙碰撞有限元模型。采用分段线性塑性材料本构模型和显式动力学有限元法对其碰撞过程进行动态仿真,获得了保险杠、吸能盒和纵梁的变形情况、能量变化情况以及碰撞力曲线。仿真结果与实验结果吻合良好,从而验证了有限元模型正确性。结果表明,槽型诱导结构比盒型诱导结构更容易诱导纵梁产生褶皱变形,且碰撞力曲线随纵梁的褶皱变形产生波动。     

基于LS-DYNA的汽车前纵梁碰撞性能仿真研究

立足于乘员的安全保护,前纵梁是保证汽车具有良好的正面碰撞性能的重要部件。利用HyperMesh和LS-DYNA软件,对长安微型车的前纵梁的正面碰撞进行了仿真模拟,在此基础上对前纵梁的结构进了优化设计,比较了改进前、后前纵梁的吸能特性。仿真结果表明:改进后的前纵梁的碰撞特性得到了加强,从而为进一步提高整车耐撞性能提供一定的参考。     

客运列车耐冲击吸能车体设计方法

为了减轻客运列车碰撞事故造成的损失,实现被动安全保护,对组成列车的动车、客车车体结构提出了新的设计方法,重新分配车体各部分刚度,设计出具有合适吸能结构的耐冲击车体,车体结构均按前、中、后三种纵向刚度设置,前后两部分为可以产生塑性变形的弱刚度吸能结构,中间部分为仅产生弹性变形的强刚度弹变结构。当列车在正常运行时,车体有足够的强度和刚度,需要满足有关规范规定的强度、刚度要求;在较高速下发生碰撞事故时,吸能结构能够沿所需方向产生塑性大变形吸收足够冲击动能,保证机器间和乘客区不发生破坏,并延缓碰撞作用时间,降低碰撞瞬间最大减速度,使撞击减速度在人体承受范围内。     

超高速公路三波护栏安全性碰撞仿真

从超高速公路三波护栏防护性能角度出发，运用有限元软件HyperWorks和LS-DYNA进行联合仿真。分别以100～180 km·h^-1为碰撞速度、5°～20°为碰撞角度，以护栏最大动态变形量和吸能量、汽车的驶出角和合成加速度为评价指标，对三波护栏的防护性能进行考量。研究结果表明：随着碰撞速度和角度增加，护栏吸能占比曲线呈先增后减再增趋势，波形梁是护栏的主要吸能部件。碰撞速度为160 km·h^-1、碰撞角度为20°时，护栏最大动态变形量为880.2 mm,超出750 mm安全值；碰撞速度为140 km·h^-1、碰撞角度为20°时，车辆驶出角为12.16°,超过驶入角的60%,对临近车道车辆造成不利影响，车辆合成加速度峰值为33.05 g,大于安全值20 g。该三波护栏用于设计速度低于140 km·h^-1的超高速公路，防护性能满足安全评价标准。     

货车后部吸能装置40%偏置碰撞仿真分析

建立并验证了货车后部吸能装置全宽碰撞模型的有效性,按照ECE R94.01法规和PRO/E软件建立该装置的有限元模型,利用有限元方法对其进行40%偏置碰撞吸能性仿真分析,通过与货车后部原有结构进行对比分析,结果发现:该吸能装置可以避免轿车偏置追尾碰撞货车时钻入货车下部并吸收两者碰撞过程所产生的大部分动能,从而使轿车和货车本身结构的变形达到最小.     

不同截面薄壁梁的轴向耐撞性对比研究

针对汽车碰撞安全研究的需求,以汽车前纵梁为研究对象,分析了薄壁直梁的耐撞性评价指标,运用非线性有限元理论建立了方形和方锥形2种不同截面薄壁直梁的有限元模型,研究了这2种截面的薄壁直梁结构在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并对他们的耐撞性能进行了对比.结果表明,锥形截面薄壁梁的吸能特性优于方形结构.     

基于ANSA正面100％碰撞的某SUV车身耐撞性分析

为研究某SUV在100％ 正面碰撞事故中的耐撞性,基于ANSA建立某SUV整车正面100％ 碰撞仿真模型.依据《C-NCAP管理规则(2018年版)》法规中正面碰撞试验及评价方法进行碰撞分析,以B柱加速度、车门变形量、保险杠变形量、前围板侵入量等作为评价指标,对车身耐撞性进行评价分析.结果表明:保险杠与前纵梁变形良好,是碰撞过程中主要吸能部件;左右两侧B柱最大加速度分别为35 g、38 g,满足碰撞要求;门框变形量分别为22 mm、14 mm,满足变形要求;前围板最大侵入量为153.1 mm,超出目标值,需要进行结构或强度的改进和优化,并提出优化方案.     

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。     

基于路侧毫米波雷达的车辆碰撞概率计算方法

为定量化得出高速公路同一车道中前后相邻车辆的碰撞概率,从制动减速度的角度出发, 提出一种新的前后相邻车辆碰撞概率计算方法。分别考虑前后车发生碰撞的3种不同情况,推导出如果发生碰撞前车需要的最小制动减速度。基于路侧毫米波雷达获取海量车辆运行状态真实数据,包括轨迹、速度以及制动减速度的变化规律,采用广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD)建立制动减速度分布模型,进一步基于GPD模型计算出在不同场景下如果发 生碰撞所需最小制动减速度的发生概率,将该概率值确定为碰撞概率。研究结果表明,在本研究路段,约99.10%的加速度在[-1, 1] m·s-2 的区间范围内波动,车辆制动减速度的分布具有“长尾” 特征,较大的制动减速度占比非常小。内侧1车道、2车道加速分布比3车道的分布更为集中,大型货车的加速度分布比小客车的加速度分布更集中。最后,基于真实的危险场景数据以及模拟的典型危险场景数据进行验证,将该方法的计算结果与传统方法的计算结果相比较,表明该方法的计算结果连续,且可迅速、准确地识别各类危险场景。     

山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析

为探明山区公路上常用的间断式混凝土护栏及连续式混凝土护栏的碰撞特性,基于动态显式有限元方法及VPG软件,建立了完整的汽车-护栏-乘员-座椅-安全带一体化模型,对四种典型山区公路护栏进行了碰撞仿真分析。发现汽车撞击间断式混凝土护栏时,出现混凝土墩拌阻车轮的现象,甚至出现汽车的右前轮被护栏完全刮脱的情况,不仅假人头部及胸部遭受剧烈冲击,而且驾驶室变形严重;而汽车撞击连续式混凝土护栏时,车辆的左后轮出现了明显的抬高现象,表明车辆存在倾翻的趋势,但车辆尾部的高度变化曲线表明,车辆左后轮在抬高到一定高度后,将不再继续抬高,并逐步返回地面,说明车辆尾部的高度变化趋势是趋于稳定的;当护栏底部凸缘高为80mm时,出现前轮可以顺利爬上并溜下护栏斜坡,而后轮无法爬上护栏斜坡的现象;当护栏底部凸缘高为150mm时,则车辆的前、后轮均不能爬上护栏斜坡。结果表明,间断式混凝土护栏存在的主要问题是对失控车辆的诱导能力不足;连续式混凝土护栏存在的主要问题是护栏底部的凸缘太高,护栏的主要尺寸参数需要优化。     

乘用车谱聚类FCAS/PCW风险等级分类算法研究

从实车道路测试数据库中提取紧急制动事件的减速度曲线,基于模糊谱聚类分析研发了在线风险等级分类的避碰算法(FCAS/PCW),并进行Euro-NCAP 2020测试场景下的仿真测试,结果表明:在前车静止、前车低速行驶、前车紧急制动等场景下,试验车以20~80 km·h-1的速度行驶,运用文中算法均能成功避碰,且制动时机更合理,两车最终相对距离为2~12 m,有效减少了对驾驶员正常驾驶的干扰。     

超高车辆碰撞桥梁的有限元损伤分析

基于ABAQUS有限元分析软件,充分考虑钢筋与混凝土的共同受力及混凝土的材料非线性,对超高车辆碰撞桥梁进行仿真模拟.针对不同车速下超高车辆对桥梁的撞击问题,分析车-桥的碰撞机理及撞击对桥梁的损伤情况.分析发现:碰撞速度越大,主梁应力越大,且达到最大应力所需的时间越短;碰撞对主梁的损伤破坏是非常大的,特别是受拉损伤,且损...     

车辆与缆索护栏碰撞的简化计算模型

汽车与缆索护栏碰撞是一个极为复杂的力学过程,影响其动力反应的因素很多。碰撞后的护栏系统如横梁、立柱、地基的变形情况以及碰撞车辆的变形、运动轨迹、倾覆等情况也极为复杂,而且有很大的随机性。根据缆索护栏的受力特点,对碰撞过程进行适当的假设,建立车辆与缆索护栏碰撞的简化计算模型,可为高速公路护栏的设计、施工提供借鉴。     

超高车辆撞击预应力箱型梁桥上部结构的动态响应

为揭示预应力箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤,将此类撞击的数字仿真与试验对比研究了箱型梁桥上部结构动态响应.运用LS-DYNA软件建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型和车辆与桥梁上部结构的耦合模型,在汽车以80 km/h速度正面撞击桥梁时,研究桥梁、汽车的破坏损伤和桥梁整体位移,分析比较了车速分别为30、50、80 km/h时,桥梁上部结构遭受超高车辆撞击的动态响应.研究结果表明:质量较大的预应力箱型梁桥上部结构遭受超高车辆撞击时,桥梁整体损伤较小,应主要研究其局部破坏;撞击过程中车厢的形变会导致车-桥之间撞击形式由正面撞击向冲切撞击转变;车-桥碰撞力值和桥梁撞击区域位移值均与车速成正相关,当车速为80 km/h时的最大位移值为165 mm.      

材料特性对转向柱碰撞性能影响的仿真研究

针对驾驶员容易在汽车正面碰撞过程中受到转向系统伤害的问题,以微型轿车的转向柱为研究对象,运用显式动力学有限元理论,建立了转向柱碰撞有限元模型;根据方向盘的碰撞要求,对材料分别为低碳钢、铝合金和高强度钢的转向柱的碰撞性能进行了研究;对比分析了转向柱的变形形态、运动位移、速度和吸能量。结果表明:铝合金和高强度钢在碰撞过程中的变形形态、变形量、碰撞时间以及吸能能力等方面均优于低碳钢,说明通过提高材料强度的方式改善转向柱的碰撞性能是可行的。研究成果为汽车转向柱的设计和碰撞性能的提高提供了依据。     

高速条件下隧道出入口行驶速度特性

为明确山区隧道出入口区段的车辆运行特性和驾驶行为，揭示隧道洞口交通事故的发生机制，在高速公路和城市快速路各选择3座隧道，采集了小客车和货车在隧道出入口区段的断面速度，高速公路单个断面观测样本大于500 veh，快速路隧道单个断面样本大于1 100 veh，基于断面数据分析了车辆行驶速度的变化规律和影响因素，并建立了运行速度预测模型。分析结果表明:驾驶人临近隧道洞口时会减速，小客车速度降幅为12~21 km·h-1，货车速度降幅为2~10 km·h-1，货车速度降幅低于小客车；洞口位置小客车运行速度大于80 km·h-1，货车运行速度大于70 km·h-1；高速公路隧道出入口段的车速范围为75~110 km·h-1，快速路隧道出入口段的车速范围为60~88 km·h-1，高速公路隧道出入口段的车速普遍高于城市快速路隧道; 驾驶人进入隧道洞内适应环境之后会加速行驶，驶出隧道时有加速行为，但当隧道出口前方有小半径弯道和互通立交时，驾驶人会减速以适应前方的道路条件；隧道入口前100 m至洞口范围内的车辆减速度最大，货车减速度范围为0.23~0.58 m·s-2，小客车减速度范围为0.47~ 0.70 m·s-2；同一断面的速度观测值存在较强的离散性，表明车辆之间存在明显的纵向干涉，容易发生追尾事故。