汽车相撞之缓冲吸能仪特性分析

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1、汽车相撞之缓冲吸能仪特性分析第一章绪论1.1论文的背景与意义随着科学技术的日新月异，人民生活质量不断的提高。汽车驾驶数量每年都在增长，高速公路的不断通车，汽车行驶速度也不断的变快。汽车的使用极大的方便了我们的日常生活，但由此而产生的汽车交通安全问题也接踵而至。国家相关部门统计表明，截止2012年年底，全国已有2.41亿辆的机动车驾驶人数为2.62亿人。其中，汽车保有量已达1.19亿辆，平均每年增长1510万辆，涨幅超过1999年底全国汽车保有量。于此同时汽车驾驶人首次突破2.1亿人，平均每年增长2650万人，增长量超过1997年底汽车驾驶人

2、总和。如今，汽车的频繁使用导致每时每刻在世界各地都有交通事故不断的产生。交通事故安全问题俨然变成了人类安全的第一大威胁。特别是在我国，交通安全问题更需要引起人们的重视。改革开放三十多年以来，中国发生了翻天覆地的变化，经济的腾飞，人民生活质量不断提高。汽车的使用量每年数倍增多，未来得及改造的道路因此而变得更加拥挤，从而导致交通事故的发生率每年都在不断的攀升，因车祸死亡人数连续十几年超过十万人，位居世界首位。交通事故所造成的直接或间接损失对每个国家都是十分惊人的。例如根据澳大利亚运输安全局提供的2000年的年度回顾里的数据表明，在1996年澳大

3、利亚道路车祸造成的损失为：直接造成重伤的损失为（澳大利亚元）：71.52亿；造成死亡的损失为29.21亿；只有财产损失的为24.41亿；造成轻伤的为24.73亿。澳大利亚交通事故造成的总的年度损失大约为150亿。由此可见，我国的交通安全状况令人堪忧，其引发的安全问题已经成为人们生命财产首要威胁，近年来也引起了国家的极度重视。据国家相关部门的统计数据表明，由于国家相关法律条文的制定与实施，直到2004年交通安全件数才有所减少。由于国家的重视，此后有减缓趋势如表1.1所示。..1.2汽车被动安全领域研究现状概述从汽车发明至今，汽车工业经过了12

4、0年的发展历史。汽车的安全性能问题几乎是与汽车诞生同时产生的。迄今为止，汽车的被动安全性能问题一直都是世界汽车工业设计与生产所需面对的重要难题。在早期的汽车设计与制造中，汽车被动安全性问题一直未引起人们的重视，随着汽车工业的不断发展才逐渐出现了相关的实验研究。上世纪六十年代，国外首次对整车碰撞问题引入了计算机模拟的方法，到八十年代初开始有了针对整车碰撞的计算机仿真研究，但由于受到算法理论和计算机硬件的限制，直到1986年DYNA[3]被成功地应用于模拟整车大变形后才有所突破。之后，在汽车安全碰撞领域基于动态显式非线性有限元理论的计算机仿真方

5、法在国外得到了广泛使用。直到上世纪90年代中后期，计算机技术与有限元技术飞速发展，涌现出大量而可靠的计算机仿真有限元软件如PAM-CRASH，DYNA，ABAQUS和RADIOSS等，显式有限元技术才得以广泛应用[4]。在20世纪30年代，通用汽车公司首先开展了汽车翻车和正面碰撞固定墙的试验研究。到60年代中期美国政府相关部门制定了并实施了《关于汽车被动安全性的标准》并制定了相匹配的法律法规来规范该标准的实行，从此汽车碰撞试验在汽车行业普遍开展开来。于此同时在发达国家开始实施新车评估体系NCAP（NeentProgramme）主要用于在碰撞

6、速度更高、碰撞形式更多以及各项指标更严格的情况下[5]，从而严格的规范了汽车被动安全的设计与制造。改革开放三十多年以来，中国的经济繁荣及汽车工业的逐步发展。相比国外，我国汽车碰撞安全领域直到八十年末才开始了初步的研究。到90年代初期清华大学第一个建立了自己的汽车碰撞试验室，我国的汽车碰撞试验研究才正式开始。随着经济水平的不断提高，汽车工业的不断发展，我国相继成立了国家交通部公路交通工程综合试验场、一汽跟二气的长春汽车研究所与襄樊汽车试验研究所，其后中国汽车技术研究中心，上海汽车检测所、一汽技术研究中心等有关汽车碰撞研究的相关试验室及试验中心

7、相继成立[6]。这些汽车碰撞相关的试验研究机构极大的促进了我国汽车工业的发展，但大多都局限于现有的车型的检验与测试，对汽车的被动安全领域的汽车抗撞性研究仍需要进行大量的试验研究[7]。第二章金属材料的塑性变形吸能理论基础2.1引言自20世纪70年代以来，对用以耗散碰撞（或强动载荷引致）动能的能量吸收结构和材料的研究和发展受到了重视，特别是在汽车工业中。越来也多的科学研究者们意识到其重要性，同时进行了丰富的研究。能量吸收结构设计和分析与其他结构设计和分析不同，吸能结构必须具备承受很高的冲击载荷的能力，而且这些结构都涉及到材料结构的大变形、应变

8、强化、及不同的变形模式等较为复杂的受力状况。所以吸能结构的设计人员必须对结构的损伤结构的塑性变形吸能有充分的了解，并在设计过程中对各项吸能指标严格要求。通常在研究能量吸收结构过程