船只／桥梁多柔体系统碰撞问题求解的Lagrange方程

通过对船只／桥梁多柔性系统碰撞问题进行具体分析并作适当简化和离散化,形成集中质量－弹簧体系模型,针对模型按广义坐标建立拉格朗日微分方程组,简述了该方程组的解法,讨论了碰撞结束时的脱离判别准则和碰撞力的表示方法。     

汽车碰撞模型中力学参数误差对碰撞前车速的影响

为了准确度量汽车碰撞模型中力学参数误差对碰撞前车速的影响,应用矩阵理论建立了影响程度分析方法.针对常见的误差形式,通过实例分析了以质心为坐标原点的碰撞模型和以碰撞中心为坐标原点的碰撞模型中力学参数误差对碰撞前车速的影响.结果表明,以碰撞前车速相对误差≤3%作为约束条件,以质心为坐标原点的碰撞模型和以碰撞中心为坐标原点的碰撞模型中,力学参数误差范围的最大值为±9.7%和±8.7%.     

碰撞前车速计算误差的成因及处理方法

为准确计算汽车碰撞事故碰撞前车速,基于动量守恒定理的汽车碰撞事故模型,在事故分析中采用反推法求解. 根据事故现场勘查信息,应用运动学公式计算碰撞后车速,再将碰撞后车速代入模型计算碰撞前车速. 以实车碰撞试验对模型计算结果进行检验后,发现用模型计算的碰撞前车速存在误差. 为此以实车碰撞试验为对象,根据模型的求解过程和误差的传递过程,研究了碰撞前车速误差的成因和处理方法,以提高交通事故分析的准确性. 首先,应用矩阵理论研究了碰撞前车速误差的形成原因;其次,应用反推迭代算法建立了碰撞前车速误差的处理方法;最后,通过实例应用验证了该方法的可行性. 研究结果和实例应用表明:用运动学公式计算碰撞后车速所产生的误差是造成碰撞前车速误差的决定性原因,只需对碰撞后车速误差进行简单的1次处理就能使应用该模型计算碰撞前车速所产生的误差归0.      

汽车碰撞改进模型的参数敏感性分析

为了验证汽车碰撞模型病态性处理结果的有效性、克服原始模型在病态范围内不能控制结果误差的缺点,在原始模型的基础上,通过重组模型,建立了汽车碰撞改进模型,提出了基于矩阵理论的模型病态性处理结果检验方法——模型参数敏感性分析方法.实例分析表明,当两车质量比处于原始模型病态范围内、且碰撞前车速方向角和碰撞中心坐标的误差分别为1°和1%时,重组模型解的相对误差不超过2.9%.     

汽车与混凝土护栏碰撞事故分析及仿真研究

在分析了我国高速公路汽车护栏碰撞事故特点的基础上,对汽车与混凝土护栏的碰撞机理进行了分析,建立了汽车的有限元模型和混凝土护栏的多体模型,通过不同的碰撞初始条件对汽车与混凝土护栏碰撞进行了仿真研究,得出碰撞特性随着混凝土护栏参数的变化规律,并对碰撞时乘员头部和胸部所受的伤害进行了仿真分析,得出碰撞人的伤害特性．     

汽车与自行车碰撞事故重建研究

汽车与自行车碰撞事故重建主要包括传统模型、经验模型和基于PC-Crash和Madymo软件的多刚体动力学仿真模型3类,分别用3类模型对国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中一起汽车与自行车碰撞事故案例进行了事故重建,对各模型的相关参数进行了对比。研究结果显示:多刚体动力学模型能够较好地还原事故的碰撞过程,重建事故过程中的碰撞车速、碰撞对应关系、人员损伤等;基于Madymo软件的仿真模型能够更好地重建骑车人损伤的详细事故过程。     

基于VOR导航的平行航路侧向碰撞率计算模型

为了有效确定平行航路安全间隔与评估碰撞风险,分析了侧向碰撞影响因素,利用Reich模型和概率论理论,建立了非洋区VOR导航下平行航路的侧向碰撞率计算模型。对Reich模型进行了改进,以圆柱体碰撞模板代替传统的长方体碰撞模板,推导出平行航路侧向碰撞率的计算公式,利用事件的概率运算法则,给出VOR导航下航路飞行时两机侧向重叠概率的计算模型。计算结果表明:给定航路侧向碰撞率小于规定值,所设定的平行航路间隔在给定的飞行环境下是安全的,符合客观实际,因此计算模型可行。     

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分析了汽车碰撞交通事故抛物体研究进展，包括行人、骑车人和自行车模型。对各数学模型的研究现状、存在的问题和发展前沿进行了论述。本文作者利用PCCrash建立虚拟仿真碰撞试验场，对应不同车辆类型，分别建立了车辆—行人侧面碰撞、后部碰撞，刮擦碰撞和自行车/骑车人仿真抛距模型。传统的抛距模型中，车辆在发生碰撞时通常会采取制动措施，本文对车辆不采取制动的碰撞形式也进行了分析和仿真，建立了车辆行人高速碰撞模型，上述工作对车辆行人事故再现研究的发展具有一定指导意义和实用价值。     

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。     

基于RECURDYN的滚珠丝杠循环系统动力学仿真

基于赫兹接触理论和经典的碰撞理论,建立了滚珠丝杠工作过程中滚珠与导珠管接触碰撞的多体动力学模型,该模型充分考虑了碰撞刚度和碰撞阻尼,并考虑滚珠丝杠导珠管的外形,丝杠旋转速度等因素对碰撞力的影响。应用多体动力学软件RecurDyn根据实际物理参数建立了滚珠丝杠循环系统的几何模型,对滚珠在导珠管中的运动情况进行仿真模拟,获得了滚珠在导珠管中运动的速度加速度以及碰撞力的变化过程。理论计算与仿真试验结果基本吻合,这对于进行滚珠丝杠的优化设计以及研究开发新的滚珠丝杠副有重要意义。     

二维汽车碰撞模型病态性的处理

为消除二维汽车碰撞模型的病态性,利用矩阵扰动理论分析了模型病态性的实质.结果表明,病态性的根本原因在于模型中某些方程间存在严重的线性相关现象.通过数学变换消除了线性相关现象.用变换后的新方程替代原始模型中存在线性相关现象的方程,建立了重组模型,与原始模型共同组成了新的二维汽车碰撞模型.对汽车碰撞实例的分析结果表明,当两车质量比处于特定范围且碰撞点坐标存在5%误差时,选择合适的重组模型,相对误差由原始模型的71.91%降为16.4%.     

重型车辆撞击下桥墩碰撞力简化模型

为了探究钢筋混凝土桥墩在重型车辆撞击下的安全性能, 建立了重型车辆-桥墩碰撞精细有限元模型, 研究了撞击速度、桥墩直径、上部结构边界条件和货物高度对桥墩破坏模式和内力分布的影响; 分析了不同工况下的车辆碰撞力特征, 并基于车辆初始动能耗散特点提出了碰撞力简化模型。分析结果表明: 重型车辆碰撞过程可以分为保险杠、发动机和货物撞击桥墩3个阶段, 碰撞力在前2个阶段主要集中在0.9 m高度处, 而在第3个阶段主要分布在2.7 m高度处; 在重型车辆撞击下, 不仅桥墩端部会出现严重损伤, 碰撞部位附近也可能发生严重的局部冲剪破坏; 由于忽略了碰撞荷载的动力效应和车辆与桥墩的耦合作用, 采用《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中建议的等效静力设计方法难以获得桥墩的实际撞击响应; 撞击速度对桥墩内力和碰撞力的影响最显著, 货物高度的不同会改变碰撞力的空间分布, 但不会影响桥墩的最大内力响应; 重型车辆的初始动能存在6.5 MJ的阈值, 当初始动能小于该阈值时, 车辆发动机和保险杠的碰撞作用对桥墩动力响应起主导作用, 反之, 后部货物的碰撞作用控制碰撞力峰值; 碰撞力简化模型和精细车辆模型预测所得桥墩最大内力响应的相对误差在8%以内, 且计算耗时从6~7 h缩短到4 min。      

汽车错位碰撞事故再现分析模型研究

为了对汽车错位碰撞事故的仿真再现分析提供理论算法,在分析传统一维碰撞动力学模型的基础上,总结了其应用局限性.利用经典力学原理,构建了汽车错位碰撞动力学模型与运动轨迹模型.以实际事故案例为对象,分别利用上述模型与PC-Crash软件进行案例分析.将二者的再现分析结果进行了比较,同时与事故现场车辆残留痕迹进行了对比.对比分析结果表明,再现得到的汽车转动轨迹与现场痕迹一致,模型适用于小偏心错位碰撞的事故类型.     

汽车追尾碰撞保险杠结构的力学特性

针对交通事故中汽车的碰撞问题,运用动量守恒定理和能量守恒定律着重研究了汽车追尾碰撞情况下,汽车碰撞前部主要的结构吸能的优化方法。基于非线性ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分析了在车辆的前纵梁部分薄壁梁表面开矩形吸能孔的可行性,取得了优化的薄壁梁的有限元模型,并利用得到的优化模型进行了保险杠碰撞的力学分析。     

基于车辆-移动轨道耦合模型的列车碰撞爬车行为

为了揭示车辆参数对列车碰撞爬车行为的影响规律,首先基于车轨耦合的基本思路,建立车辆模型和移动轨道模型,用非线性轮轨接触模型耦合车辆模型和移动轨道模型;非线性钩缓装置模型用于连接相邻的两个车辆模型;然后通过模拟两同型列车低速正面碰撞,获得了不同参数情况下车辆和轨道的动态响应;最后用车轮抬升量作为车辆碰撞爬车指标,分析了车轮抬升量对碰撞速度、车体质心高度和二系垂向刚度的灵敏度和相对灵敏度. 结果表明:在其他条件不变的情况下,当碰撞速度增大至27 km/h时,车轮抬升量陡增至36.5 mm;质心高度增大20%时,车轮抬升量增加41%;二系垂向刚度增大20%时,车轮抬升量减小16.6%;车轮抬升量随碰撞速度和质心高度的增大而增大,而随着二系垂向刚度的增大而减小;车轮抬升量对碰撞速度的灵敏度是非线性的;质心高度和二系垂向刚度的相对灵敏度分别为205%和?83%.      

汽车错位碰撞事故再现分析模型研究

为了对汽车错位碰撞事故的仿真再现分析提供理论算法,在分析传统一维碰撞动力学模型的基础上,总结了其应用局限性.利用经典力学原理,构建了汽车错位碰撞动力学模型与运动轨迹模型.以实际事故案例为对象,分别利用上述模型与PC-Crash软件进行案例分析.将二者的再现分析结果进行了比较,同时与事故现场车辆残留痕迹进行了对比.对比分析结果表明,再现得到的汽车转动轨迹与现场痕迹一致,模型适用于小偏心错位碰撞的事故类型.     

船-桥墩防护装置碰撞的有限元仿真

在研究船-桥墩防护装置碰撞机理的基础上，结合实例阐述了船舶与防护装置碰撞的有限元模型的建立过程，详细叙述了单元尺寸的控制、材料模型和失效准则的选取、接触及摩擦力的定义等碰撞分析中需要考虑的问题．最后利用ANSYS／LS—DYNA对建立的碰撞模型进行了全程有限元仿真模拟，得出了一系列有意义的结论．     

基于simulink/stateflow的列车碰撞时钩缓系统建模

针对列车碰撞过程中两车之间的运动状态,设置了车钩连接和分离两大状态,将碰撞过程中钩缓系统的运动细化为弹性压缩、塑形压缩、弹性伸长和车钩力为0的4个子状态,运用simulink/stateflow建立仿真模型。基于此,建立了两列单节车碰撞的Matlab/simulink仿真模型,观察其在不同撞击速度下的缓冲器特性。分析结果表明,所建立的车钩缓冲器模型能够较好地反映车辆碰撞过程中车钩的实际状态。     

适用北美地铁车辆碰撞吸能区设计的试验研究

采用北美地铁车辆碰撞设计标准,研究车辆碰撞时能量吸收区的工作机理和能量分配数据.首先,归纳吸能区设计、计算和试验的基本技术路线;其次,建立了车辆吸能区碰撞计算的有限元模型,依据ASME RT-2:2014标准中提到的车辆碰撞速度和车辆状态条件,分析得出了吸能区碰撞过程的速度、加速度等的分布规律;最后,采用实际碰撞试验的方法验证吸能区的实际加速度数值,对比与计算模型的一致性.通过设计计算和试验研究,得出碰撞吸能区可满足美国地铁车辆标准的结论,可以进行产品的生产应用.     

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。