侧面碰撞头胸双气室气囊的设计与优化

为了减小乘员在侧面碰撞事故中的损伤,提高对侧面乘员的保护效果,运用MADYMO软件建立包含车体、假人、气囊等在内的某车型侧面碰撞的乘员约束系统PSM子结构模型,并对其进行验证。以已验证的汽车侧面碰撞模型为基础,建立一个装有头胸双气室气囊的侧面碰撞模型。通过模拟安全气囊在侧碰条件下的响应过程,利用正交试验对双气室气囊的气体发生器质量流率、气囊点火时间的参数进行优化设计。结果表明:在保证头部HIC值满足法规要求下,优化后综合伤害评估值WIC下降了10.32%,进一步提高了约束系统的安全性能。     

轿车侧面碰撞安全性分析

针对某中低档轿车侧面碰撞安全性差的情况,建立了该轿车侧面碰撞仿真模型,对其侧面车身结构进行改进,合理地利用车体结构和材料特性来改善汽车碰撞时的变形模式和吸能机理。改进前、后的侧面碰撞仿真结果表明,优化后车门和B柱的侵入量以及B柱侵入速度明显减小,车辆的侧面碰撞安全性得到显著提高。     

侧面碰撞双气室气囊的性能优化研究

为了增强侧面安全气囊对乘员的保护效果,减轻侧面碰撞中乘员的损伤,搭建了车辆侧面碰撞PSM子结构模型,并通过试验对模型进行验证。首先建立了驾驶员侧双气室侧气囊模型,验证双气室气囊相对单级气囊的优越性,并进一步研究驾驶员侧和车体侧两个气室的气体发生器质量流率、泄气孔大小对双气室气囊保护效果的影响。试验结果表明:双气室气囊能有效提高对乘员的保护作用,减少乘员伤亡;气囊泄气孔大小对乘员伤害影响最大。这一研究为侧气囊的开发提供了新思路。     

应变率对车顶压溃仿真试验的影响

依据FMVSS216法案,建立车顶静态压溃试验有限元模型并进行仿真研究。由仿真结果分析翻滚过程中车体的主要变形区域以及研究车顶支持力与侵入量的关系,针对车体结构和材料提出在翻滚情况下增大乘员安全空间的改进方案。结合应变率效应理论用Cowper-Symonds方法研究在考虑应变率情况下车顶钢板不同加载速度对车顶支持力与侵入量的关系的影响。研究结果可以为车顶静态压溃仿真相关研究提供借鉴,同时对车体翻滚事故过程中车体变形的研究具有重要意义。     

汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析

为研究汽车正面碰撞过程中的被动安全性能,建立了某型汽车整车有限元模型,基于中国新车评价规程(C-NCAP)对其进行评价。以运行速度为50 km/h的汽车与刚性墙发生正面碰撞为例,应用LS-DYNA软件进行有限元分析,对整车变形、车身能量、B柱加速度和前围侵入量等结果进行分析,研究汽车吸能部件对碰撞结果的影响。结果表明:碰撞过程中整车出现回弹现象,前部吸能不够充分;驾驶员侧加速度最大为41.6 g,满足国内碰撞要求;保险杠的最大位移量为490 mm,前纵梁的最大变形量为241.2 mm,从而得出碰撞中主要吸能部位为保险杆和前纵梁。通过正面碰撞仿真分析,得出该车有较好的正面耐撞性,得到的碰撞数值模拟结果可为该车的结构设计提供参考。     

长时域碰撞耦合建模与CAE仿真再现

基于有限元法的事故再现CAE仿真精度高,能较为精确地模拟出车辆在碰撞过程中的变形量,但其建模针对性强,计算复杂,不适用于长时域碰撞工况的仿真再现。为此,搭建了包含有限元气囊轮胎与简化悬架的多刚体-有限元耦合模型,并基于MADYMO软件及变摩擦因数的方法实现了某长时域碰撞事故的仿真再现。仿真结果显示:仿真碰撞轨迹与事故碰撞轨迹保持高度一致,采用多刚体-有限元耦合底盘能较好地模拟车辆在运动过程中轮胎的力学特性以及车身和底盘之间的相对运动,基于导入的人体假人模型能较好地模拟乘员的二次碰撞及其受伤机理。该方法在保证仿真精度的同时极大地降低了计算成本,可为长时域碰撞事故再现提供参考。     

基于能量分析的汽车副驾驶乘员安全性研究

寻找出了副驾驶侧约束系统吸能与副驾驶乘员各部位损伤值的关系,为副驾驶侧约束系统优化提供了另一条思路。基于多刚体动力学分析软件MADYMO建立并验证了某车型正面碰撞副驾驶员侧约束系统的仿真模型。结合对正面碰撞中副驾驶员能量传递的分析,对副驾驶员约束系统吸能进行了研究,并得出各约束子系统的吸能曲线。基于30组实验数据对约束系统吸能与副驾驶乘员损伤值之间的关系进行了分析。结果表明:副驾驶测乘员伤害指标与约束系统吸收的乘员能量有较强的相关性;其中,加权伤害指标WIC、头部伤害指标HIC36、颈部剪切力FZ均与安全气囊吸能、安全肩带吸能成负相关;胸部伤害指标Ccomp、C3ms与安全肩带吸能成负相关;大腿轴向压缩力FL、FR和小腿的压缩力FZL、FZR均与护膝板和地板吸能成正相关。     

儿童约束系统侧面碰撞试验对比分析

儿童乘员在侧面碰撞事故中受到严重或致命伤的风险远高于其他类型的碰撞事故,因此儿童约束系统的侧面碰撞安全性不容忽视,但目前国际上缺乏统一的关于儿童约束系统侧面碰撞的台车试验方法。针对该问题,重点分析了美国NHTSA、欧洲ISO29062、TUB,以及ADAC侧面碰撞试验方法的差异。对先进国家的儿童约束系统侧面碰撞动态试验进行研究有助于完善我国的汽车安全标准体系,为我国相关法规的制订提供一定的参考。     

基于多刚体有限元耦合仿真的翻滚事故再现

基于实际汽车翻滚事故信息,利用MADYMO仿真软件开展事故仿真再现研究,建立了适用于车辆翻滚的多刚体有限元耦合模型。翻滚建模过程中汽车的底盘部分采用多刚体建模方法搭建翻滚相关的悬架系统,整车的白车身与内饰等采用有限方法元建模并与多刚体耦合。仿真结果表明:模型中整车滑移量为6.5 m,与事故场景基本一致;仿真中整车的前端变形量为105 mm且变形模式与事故车相似,验证了该建模方法的准确性。基于事故再现模型分析了安全气囊对乘员的保护效果,结果表明:引入安全气囊后,假人头部HIC降低了28%。     

电动汽车电池包底部锥状物冲击下的力学响应分析

为研究地面碰撞事故对电动汽车电池包的损伤,以某款电动汽车的电池包为研究对象。通过建立电池包的CAD模型,在Hypermesh中建立电池包的精细化有限元模型,随后通过模态实验与仿真证明了模型的准确性。动态速度下的侵入是地面碰撞过程中的主要故障模式。采用速度为1～5 m/s的锥形冲头对电池包进行动态冲击,得到冲击载荷作用下电池包结构的应力和应变分布情况及最大值,将结果与准静态作用下的结果进行比较,结果显示:不同速度作用下的电池包失效位移小于准静态下失效位移,且随着速度的增大,失效位移越来越小,但是失效的临界力却更大。进一步对不同锥形冲击物的顶角和顶端半径进行参数化研究,全面揭示电池包在地面冲击下的响应。研究结果对于动力电池包的地面碰撞分析及电池包的安全性能研究有参考意义。     

基于模糊控制的汽车自动紧急制动乘员离位仿真分析研究

自动紧急制动系统能够避免追尾事故的发生或者降低碰撞强度。为降低乘员紧急制动阶段的惯性载荷,从而减小乘员离位带来的损伤风险,提出一种以碰撞时间和相对速度为输入、制动压力为输出的模糊控制器,利用PreScan及Simulink软件联合仿真,建立了基于模糊控制的紧急制动模型。采用主动人体模型分析乘员在紧急制动过程中离位的情况。结果表明:运用基于模糊控制原理设计的紧急制动系统模型,制动前期乘员头部和胸部位移量分别减小62%和80%,有效地提高了乘员紧急制动阶段的安全性。     

货车外形改装对碰撞相容性的影响

针对车辆改装可能改变原车碰撞相容性从而导致车辆安全性能发生变化的问题,根据1例真实改装货车与越野车发生碰撞的道路交通事故进行事故过程的重建,建立有限元碰撞模型,并进行改装前后的碰撞仿真。仿真结果表明:货车改装之后会使得碰撞时越野车驾驶室应力应变增大、最大侵入量增加,即车辆相容性变差。提示有关部门应采取措施严格禁止私自改装车辆,以保证在交通事故中的车辆安全性。     

基于等效弹簧的Hybrid-Ⅲ50%仿真假人胸腔结构刚度特性数值仿真

利用LS-DYNA开展整车正面碰撞FRB50和偏置碰撞ODB64仿真分析时,Hybrid-Ⅲ50%仿真假人向前俯冲阶段和回弹阶段的胸压变形曲线与试验结果一致性较差。为此,提出一种基于等效弹簧的Hybrid-Ⅲ50%仿真假人胸腔结构刚度特性数值仿真方法。首先,开展假人在碰撞工况下的受力分析,得到胸腔结构的简化力学模型,并利用弹簧模型等效模拟简化力学模型的刚度特性;其次,通过假人胸部摆锤标定仿真计算,对胸腔结构等效刚度的弹簧K值和阻尼值进行修正;最后,将修正过弹簧刚度和阻尼系数的假人模型应用于整车正面碰撞FRB50和偏置碰撞ODB64仿真分析,并与试验结果对比。结果表明:等效弹簧模拟胸腔结构的刚度模型,各工况下的仿真胸压变形曲线与试验曲线有较好的一致性,可为今后的碰撞假人胸部仿真及损伤评估提供参考。     

农用喷雾车驾驶室安全强度分析

为提高农用喷雾车的安全性能,避免喷雾车因碰撞、翻车等事故而引发人员伤亡,以某喷雾车驾驶室为研究对象,建立精确的驾驶室三维模型,按照OECD标准试验工况对驾驶室进行有限元分析。分析结果显示:喷雾车驾驶室按OECD标准规定的要求进行加载后,驾驶室部分梁超过屈服极限而产生塑性变形,但是并没有侵入DLV区域,在部分梁焊接位置出现应力集中。在各个试验工况下,驾驶室最大变形满足试验要求,且最大变形发生在加载处,并通过对比得到驾驶室主要结构尺寸对驾驶室强度的影响。通过分析可以使得设计的驾驶室具有足够的安全性,并且为通过实验审核提供了参考依据。     

诱导结构对汽车前纵梁碰撞性能的影响

前纵梁作为汽车正碰的主要吸能部件,其诱导结构对耐撞性有着重要影响。针对汽车前纵梁正碰过程中的高速压溃塑性变形问题,建立了6种诱导结构周向位置及5种诱导结构组合形式的前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,获得了前纵梁的变形情况、能量变化情况和碰撞力曲线,分析了诱导结构周向位置及其组合形式对前纵梁碰撞性能的影响。研究结果表明:诱导结构的周向位置及组合形式对前纵梁变形的影响较大,添加诱导结构可减小碰撞力峰值和增大载荷比,前纵梁刚度强弱相间分布可提高其碰撞过程的稳定性。仿真变形结果与试验结果吻合良好,验证了所建立的有限元模型的正确性。     

超高车辆与立交桥梁碰撞的高精度非线性有限元仿真

超高车辆和立交桥梁之间的碰撞事故屡见不鲜，深入研究车一桥碰撞机理，为提出车一桥碰撞桥梁损害计算方法奠定基础，具有重要的现实意义。基于高性能非线性有限元，对超高车辆一立交桥碰撞进行了高精度仿真分析，并对不同车速导致的桥梁损害情况进行了讨论。分析结果可为深入研究车一桥碰撞问题提供参考。     

汽车碰撞翻滚事故逆向分析

为了真实、准确地再现汽车碰撞翻滚事故过程,分析了汽车翻滚事故的力学模型及翻滚过程。针对某一实际案例,通过对事故现场勘查结果的仔细核查,应用计算机辅助软件PC-Crash建立车-车碰撞模型,设置事故车辆参数及事故信息参数,在模型中以二维和三维视图的形式逆向还原了汽车碰撞翻滚的整个过程,并通过碰撞速度的计算验证,得出此种方法逆向分析误差为2%,证明了该逆向分析方法的有效性及可靠性。     

某轿车小偏置碰撞结构耐撞性优化

为了研究某轿车的小偏置碰撞结构耐撞性,根据美国公路安全保险协会(IIHS)的相关规定,基于Hypermesh软件建立了某轿车的小偏置碰撞工况仿真模型。分析碰撞过程中整车运动学特征以及各个测量点的侵入量,总结其结构耐撞性存在的问题,从设置悬架和转向系统失效以及提高乘员舱结构强度两个方面提出结构耐撞性优化方案。结果表明:采用该优化方案之后,车身结构耐撞性得到有效地改善,各个测量点的侵入量明显下降,证明了优化方案的可行性。该结果可为轿车的小偏置碰撞结构耐撞性研究提供参考。     

桥梁桩基施工对邻近地铁隧道的影响分析

城市建设中桥梁的大直径桩基施工可能对下方既有地铁隧道结构产生不利影响.以拟建104国道浦泗立交上跨南京地铁S8号线项目为背景,采用ABAQUS有限元软件,通过二维和三维有限元模型对桥梁桩基施工全过程中地铁隧道及其周围土体的变形情况进行分析.结果表明:在施工过程中,桩基开挖和混凝土灌注对地铁的影响较小.由上部桥梁荷载引起的地基沉降是地铁隧道变形的主要因素.三维有限元模型计算所得结果要小于二维有限元结果.当平面模型计算结果接近位移限值时,可采用三维有限元模型进行校验.     

非连续变形分析方法在昌马水库右岸边坡变形分析中的应用

基于非连续变形分析计算模型，分析边坡大位移问题和由于排沙泄洪洞开挖引起边坡倾倒变形的工程实例，并与有限元结果进行对比。计算结果表明，该模型的计算结果基本符合实际，适合于不连续块体系统岩体的情况，可用于大规模工程问题的应用和分析。