基于客车乘员损伤的尖顶等效方波参数研究

本文中基于等效方波原理,结合有限元分析方法,研究某12 m客车正面碰撞加速度波形参数与乘员损伤的关系。首先以座椅滑车系统为研究对象,对比3种常用尖顶等效方波(TESW)(上升型、水平型和下降型)的乘员损伤情况。然后,研究下降型TESW回弹时刻参数t_m对乘员综合损伤WIC的影响规律。结果表明:对于12 m客车,下降型TESW优于其他两种等效方波。而在下降波形中,随t_m值增大,WIC呈勺形变化趋势,可拟合成三次回归方程。结合TESW模型简化推导过程可得到WIC最小时刻整车碰撞变形量C与t_m的关系式,为客车结构设计与乘员损伤研究提供参考。     

两辆SUV乘用车侧碰耐撞性最差工况的判定

为了判定运动型多功能乘用车(SUV)受到同款车型以确定速度侧面碰撞时驾驶位附近车体耐撞性最差的工况,参考2018版中国新车评价规程(C-NCAP)中的相关要求,联合HyperWorks和LS-DYNA软件建立了两辆某款福特SUV侧面碰撞的有限元模型,仿真计算了撞击车在50 km/h的速度下以4种角度碰撞静止车辆侧面6个位置时被撞车驾驶位附近车体侧围构件的侵入量数据及其分布情况。结果表明:若两辆此款SUV发生侧碰且碰撞速度一定,则被撞车驾驶位附近车体侧围构件在碰撞角接近120°且碰撞位置处于法规侧碰处向前0~200 mm范围内的工况下所产生的侵入量最大,即被撞SUV驾驶位附近车体的耐撞性在这样的工况下显得最差。     

不同碰撞模式下的汽车侧面结构抗撞性分析

对比了美国和欧洲侧面碰撞法规的不同;利用计算机模拟方法建立了某中级轿车4种不同碰撞模式(ECE R95规定的移动变形壁障侧面碰撞、Euro-NCAP规定的侧面柱碰撞、FMVSS214规定的移动变形壁障侧面碰撞和侧面柱碰撞)的动态仿真模型.通过动态仿真计算获得了4种碰撞模式下的车体结构变形参数,分析比较了不同碰撞模式下车体结构变形特点和可能引起乘员伤害的程度,并提出了侧面结构抗撞性的改进方法.     

车辆正面碰撞中的耐撞性能仿真分析

为了评价汽车在正面碰撞事故中耐撞性能,应用HyperWorks仿真软件建立了车辆正面100%碰撞有限元模型。后处理利用HyperView对B柱下端加速度、A柱上部最大折弯角、前围板侵入量以及前门铰链变形量4项重要评价指标进行仿真分析,以此评估正面碰撞中车体的耐撞性能。结果表明:B柱下端最大加速度小于3ms合成加速度72g的要求,A柱上部最大折弯角对乘员伤害程度在允许范围内,前围板变形云图小范围超出目标值,前门铰链变形量不影响碰撞后车门的正常开启,车体耐撞性能良好。类比2017年C-NCAP实车正面碰撞结果,表明仿真试验具有较高的可信性,为车体耐撞性优化设计提供依据。     

防撞护栏最大动态变形量敏感性分析

碰撞参数在试验组织中会产生误差,为了解护栏最大动态变形量对碰撞参数的敏感程度,建立了车辆碰撞某金属梁柱式护栏有限元仿真模型,模型中考虑了碰撞过程中路基对护栏的影响,采用平均敏感度系数作为护栏敏感度的评判标准。结果表明,撞击速度是影响防撞护栏最大动态变形量的最敏感因素,该研究成果对制定碰撞试验误差范围具有指导意义。     

高等级单波梁钢护栏创新设计与试验

为设计一种缓冲性能好，经济、安全和景观三方面统一的桥梁护栏，以解决国内外桥梁钢护栏碰撞缓冲吸能效果不佳、造价高、存在绊阻现象等问题，文章提出了一种新型组合式缓冲立柱与单波钢管横梁相结合的高等级单波梁钢护栏设计结构，其中，立柱采用“8”字型立柱并列组合结构，横梁采用单块单波梁与圆形钢管形成盾牌形横梁。在SA级碰撞条件下，对大客车和小客车的驶出角度、驶出速度、立柱变形最大位移、车体加速度、车辆运行轨迹等指标进行了CAE分析与实车碰撞试验。试验结果表明：该护栏缓冲能力明显、导向功能好、防护功能强，满足高速公路护栏安全性能评价标准，该高等级单波梁钢护栏设计方案具有良好的可行性。     

安全带动态性能试验方法研究

通过对各国安全带试验标准的对比、滑车碰撞模拟计算、实际道路交通情况统计分析、国产安全带动态试验中验证及标准人体车内位移量的测量，提出了我国安全带动态试验中碰撞车速、台车质量及碰撞减速度波形，试验用假人及允许假人位移量的界限值。     

车辆正面碰撞加速度波形特征参数与乘员伤害研究

针对在车辆的正面碰撞中,车身加速度波形无序、复杂、对乘员伤害的影响不易研究等特点,以尖顶等效方波(TESW)为试验输入、假人伤害指标为试验输出,研究车身加速度与人体伤害之间的关系.运用统计方法确定了"平均车型"的TESW基本特征参量,通过试验设计法确定试验方案,并在三菱液压式台车上实施.通过对试验数据的对比分析,得出了TESW模型下特征参数对人体各部位伤害的影响.     

高速公路双波护栏对客车碰撞的防护性能仿真研究与改进

采用有限元分析方法,基于客车碰撞规范中A级护栏和B级护栏防护性能的要求,建立了两种护栏以及客车的有限元模型.利用LS-DYNA软件进行了客车与护栏碰撞仿真和护栏结构改进分析.根据碰撞条件规范,模拟了客车以60 km/h和40 km/h速度,20.的角度分别与两种护栏碰撞的过程,以计算得出的客车加速度,运动轨迹和护栏的最大动态位移为参数评价了波形梁的防护性能.结果显示客车与两护栏碰撞的加速度均小于20g,客车运行轨迹平稳正常,但B级护栏吸能为47.8kJ,只占客车与护栏碰撞耦合系统中总吸能的41.4％.且A级护栏最大动态变形量为986 mm逼近允许值1 000 mm.这说明两种护栏的防护性能较差,且安全性能亟待提高,故对两护栏分别通过增加吸能结构进行了改进分析.改进后的B级护栏吸能为68.3 kJ,提高了43.3％;改进后的A级护栏最大变形量减小到898 mm,明显改善了绊翻和骑跨现象的风险.     

基于UG和ADAMS的客车与波形梁护栏碰撞仿真分析

护栏的防撞力、最大动态变形量和车辆运动轨迹是护栏防撞性能测试的评价标准。文中基于UG软件建立客车和护栏模型,导入ADAMS软件将波形梁栏板进行柔化,形成刚柔耦合的防撞半刚性护栏,并对波形梁护栏受客车碰撞进行动力学仿真,分析了不同车速条件下客车与护栏碰撞产生的最大碰撞力和最大变形位移及车轮的侧偏角,仿真结果与护栏的安全性能评价标准值基本一致,表明三维动态仿真的可靠性,也为护栏的优化设计提供理论依据。     

基于尖顶等效方波的客车正面碰撞安全性结构优化

车体结构正面碰撞的加速度与乘员损伤之间存在着密切的联系。根据实际的碰撞加速度曲线的特点，建立“尖顶等效方波”模型，研究尖顶等效方波的特征参数影响人体损伤响应的规律，从而指导客车正面碰撞安全性的结构优化。     

Structural Optimization for Roof Crush Test Using an Enforced Displacement Method

A roof crush test has been utilized to reduce passengers’ injuries from a vehicle rollover. The Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS) 216 and the Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) perform actual vehicle tests and evaluate the vehicle’s ratings. Nonlinear dynamic response structural optimization can be employed not only for achievement of a high rating but also minimization of the weight. However, the technique needs a huge computation time and cost because many nonlinear dynamic response analyses are required in the time domain. A novel method is proposed for nonlinear dynamic response structural optimization regarding the roof crush test. The process of the proposed method repeats the analysis domain and the design domain until the convergence criteria are satisfied. In the analysis domain, the roof crush test is simulated using a high fidelity model of nonlinear dynamic finite element analysis. In the design domain, a low fidelity model of linear static response structural optimization is utilized with enforced displacements that come from the analysis domain. Correction factors are employed to compensate the differences between a nonlinear dynamic analysis response and a linear static analysis response with enforced displacement. A full-scale vehicle problem is optimized with a constraint on the rigid wall force from the analysis in the design domain.     

软基处理中填砂路段的汽车动荷载影响深度研究

通过整理测试汽车通过不同填砂厚度时应力变化情况,分析其变化规律,总结出汽车荷载对软基路段动荷载的影响深度。根据试验路段的实际情况拟合出车辆动应力与填砂厚度的经验公式,以此作为软基处理设计和施工中降低或消除汽车动荷载影响的理论依据。     

工程车辆FOPS冲击试验中落锤塑性变形研究

为了对工程车辆的落物保护装置(FOPS)进行可靠性试验提供理论依据,采用冲击动力学的塑性波两侧的动量平衡理论对工程车辆FOPS受冲击时落锤的动态响应进行了研究,建立了锤头变形的基本方程,绘制了方程相应曲线;建立了锤头在冲击过程中任一瞬时变形长度和非变形长度的数学模型,找到了工程应变和冲击速度之间的曲线对于塑性大变形的突变点及影响落锤变形的各个因素和控制变形的依据。为减小落锤的蘑菇形尺寸,降低锤头的材料成本,多次重复使用落锤,进行合理的落锤结构设计指明了方向。     

Finite element analysis of collapse of front side rails with new types of crush initiators

Today’s vehicles are designed with lighter weight to increase performance and to lower fuel consumption, while at the same time meeting the demands of safety requirements. Reducing the cross-section of structural elements to achieve weight reduction can lead to adverse effects on passive safety of the vehicle. In such cases, necessary design modifications must be created to overcome the adverse effects. For this purpose, front rail columns with crush initiators are used in the front zone of cars. These shock-absorbing elements act as energy consuming devices that convert impact energy (kinetic energy) into plastic deformation energy. Simulation of this energy conversion phenomenon is the subject of this paper. The primary objective of this study is to computationally determine how various crush initiators can reduce the maximum crushing force and how different types of structural modifications affect the observed folding form. The ribs near the crash area are placed in two rows and four different configurations on all facing sides of the column in order to decrease reaction forces and absorb more kinetic energy. These structures are analyzed under axially loaded crushing forces using the explicit nonlinear finite element analysis solver ANSYS/LS-DYNA.     

Three-dimensional crush scanning methods for reconstruction of vehicle collision accidents

This paper presents efficient 3-D collision crush modelling methods utilizing photogrammetry and 3-D scanner for reconstruction analysis of vehicle collision accident. Photogrammetry for 3-D collision crush modelling was executed in two methods: Indirect photogrammetry utilizing small amount of preexisting photographic data, and direct photogrammetry utilizing large amount of photographic data collected for the purpose of 3-D modelling. With the 3-D scanner, it was possible to create a more precise 3-D crush model than the photogrammetry method. Using these 3-D crush models constructed with the mentioned methods, several applications in accident reconstruction analysis are presented, based on construction methods and characteristics of the resulting crush model. Indirect photogrammetry produced a 3-D model capable of providing approximate shape of crush with only 2 ~ 3 photos of the damaged vehicle, and made it possible to measure the crush volume for estimating the collision velocity. With direct photogrammetry or 3-D scanner, moving and rotating elaborately built 3-D vehicle deformation models makes it possible to precisely reconstruct the actual collision configuration. Additionally, by elaborately modelling the vehicle and its fragments and then putting them together, it is possible to construct a post-collision model of the whole vehicle.     

换道操作对智能车辆乘客舒适性的影响研究

乘坐舒适性是决定乘客对智能车辆接受度的重要因素之一。为了提升智能车辆的舒适性,服务智能驾驶控制算法的设计和优化,开展了基于乘客主观感知的实车乘坐舒适性试验,试验中驾驶人驾驶传统车辆执行多次换道操作,获取了60名被试乘客对换道操作的舒适性评价数据,并采集了车辆的运动数据。选取换道时横向最大加速度、回正时横向最大加速度、横向最大加加速度、横向加速度转换幅值以及横向加速度转换频率这5个车辆运动参数作为研究对象。采用二元Logistic回归单因素分析法分析了这5个车辆运动参数对乘坐舒适性的影响,采用接收者操作特征(ROC)曲线分析法为不同晕车易感性的乘客分别确立了这5个车辆运动参数的舒适性阈值,并根据岭回归分析法确定了不同参数对乘坐舒适性的影响权重。结果表明：所选取的5个车辆运动参数对乘坐舒适性具有显著影响,易晕乘客的舒适性阈值小于不易晕乘客的舒适性阈值,在换道过程中,换道时横向最大加速度、回正时横向最大加速度和横向加速度转换幅值是影响乘坐舒适性的主要因素。最后根据车辆运动参数和乘客生理特征参数建立了基于动态时间归整(DTW)和K最近邻(KNN)算法的乘坐舒适性预测模型,该模型对乘坐舒适性的预测准确率为84%,可用于智能车辆控制算法的舒适性判断。     

公路隧道照明优化设计与计算方法研究

JTG/T D70/2-01—2014《公路隧道照明设计细则》列表数据有限,无法满足公路隧道照明按需控制连续参数取值需求,为解决上述问题,采用MATLAB曲线拟合工具,拟合了隧道入口段折减系数、中间段亮度和照明停车视距计算公式,最大拟合误差分别为-1.43%、-1.7%和8.48%。仿真分析了不同设计时速下隧道车流量、洞外亮度和隧道坡度变化对隧道照明功率变化的影响,提出了隧道照明节能优化措施。结果表明,设计车速超过60 km/h后,车流量和洞外亮度变化引起的照明功率变化开始快速增加。公式化的隧道照明设计方法可为不同工况的隧道照明功率优化计算提供设计参考。     

轿车车顶结构的综合性能分析与评价

运用有限元数值模拟法研究了轿车车顶结构的模态特性、抗凹性能、覆雪强度、抗压强度等结构性能。系统评价了轿车车顶结构的静态、动态性能,包括载荷、边界条件的设置等,并给出了相应的评价准则及适用范围。将各个工况下的评价体系进行整合,得到合理的综合评价体系,为整车设计或车顶结构的相关产品研发提供了参考。     

中国公路车-桥耦合振动车辆模型研究（双语出版）

为了提出适用于中国车-桥耦合振动分析的车辆动力分析模型,首先基于中国桥梁规范中的设计车辆荷载,结合大量调查统计数据和等效静力分析方法,初步拟定车辆动力分析模型的几何尺寸、质量、刚度、阻尼等参数取值,并与国内外广泛采用的几种车辆模型的参数取值进行对比。接着选取4座钢筋混凝土简支梁桥并建立其三维有限元模型,基于车-桥耦合振动数值模拟分析车辆模型的刚度、阻尼等参数对桥梁上动力冲击系数的影响,并对比几个不同车辆模型对动力冲击系数的影响。最后,选择中国湖南省境内一座实桥和几辆不同轴数的重车开展实桥试验,将实测动力冲击系数与所提车辆模型数值模拟获得的冲击系数进行对比。结果表明：动力冲击系数随车辆总质量的增大而减小,随车辆整体刚度的增大而增大,但随车辆整体阻尼的增大呈先减小后增大的趋势;单个车轴的刚度和阻尼对动力冲击系数的影响不明显;车辆总质量是导致不同车辆模型作用下动力冲击系数差异的主要因素;数值模拟结果与实测结果吻合良好,验证了所提车辆模型及参数取值的合理性;该车辆模型可用于中国的设计车辆荷载作用下桥梁的动力响应分析和相关研究,也可用于估算重量相当的不同类型车辆对桥梁的动力冲击效应。