多种典型工况下的汽车正面碰撞性能协同优化

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1、多种典型工况下的汽车正面碰撞性能协同优化第1章绪论1.1汽车正面碰撞安全研究意义、内容及方法近年来随着我国经济的快速、稳定发展，作为主要基础设施的公路交通网也越来越发达，汽车走进普通家庭并成为重要的交通工具。据统计，2010和2011年中国汽车产销量都突破了1800万辆，成为全球第一大汽车市场⑴。而汽车保有量快速增长和道路建设的发展，也带来了一系列的社会问题，如交通安全、空气污染、能源问题等。其中，交通事故是其中最严重的问题之一，已成为严重的公共安全问题。在全球范围内，联合国卫生组织统计指出，每年有2-5千万人受到中度到严重伤害，每天有接近3500人死于道路交通事故，其中约90%集中于

2、中低收入国家[23]。2008年oderateOffset,根纵梁参与碰撞，车体损伤中心位于纵梁外侧）、小重叠碰撞（SmallOverlap,纵梁不参与碰撞变形）、纵梁之间碰撞(Betdell利用简单的数学模型和集中质量模型研究了加速度波形对乘员响应的影响但都没有找出最优的加速度波形。近年来，很多研究人员通过对加速度波形对乘员损伤的研究，主要提出了三种理想加速度波形来指导正面碰撞安全性设计，即等效方波、三段加速度波形和双台阶加速度波形。.第3章汽车与汽车碰撞.........423.1引言.......423.2车与车正面碰撞安全性影响因素........423.2.1质量......

3、..423.2.2刚度........433.2.3几何........443.3车与车正面碰撞安全性分析........453.4乘用车与SUV偏置碰撞中刚度匹配研究........673.5本章小结........74第4章汽车与柱状物碰撞........764.1引言........764.2汽车与柱状物碰撞统计分析........764.3中心柱碰撞中驾驶员损伤研究........784.4前保险杠结构改进........824.5本章小结........84第5章正面碰撞多工况协同优化........855.1引言........855.2正面不同碰撞工况仿真对比分析....

4、....855.3多种正面碰撞工况中吸能盒设计........905.4正面多工况碰撞耐撞性协同优化设计........935.5满足多种正面碰撞工况的汽车前部结构设计原则........1015.6本章小结........102第6章可复现正面碰撞三向加速度的台车开发6.1引言在正面碰撞中，台车碰撞试验是一种广泛采用的试验方法，主要用于复现实车碰撞加速度波形来测试约束系统的保护作用。常用的台车主要有发射式台车和冲撞式台车。发射式台车也叫加速度台车，通过动力发射结构将台车向前加速推出，并产生一定的加速度波形，HYGE台车试验装置是一种广泛采用的发射式台车。冲撞式台车也叫减速度台车，即将

5、台车加速到规定车速后使其脱离牵引机构与固定壁障碰撞，通过缓冲吸能器产生不同的加速度波形。发射式台车试验装置对发射系统要求较高，且成本高昂，多为国外科研机构及汽车制造厂采用。冲撞式台车装置成本较低，国内高校及科研结构采用较多。目前普遍采用的轨道式碰撞台车虽然能够比较精确地模拟实车刚性壁障碰撞过程中的X向加速度（纵向），但不能模拟刚性壁障碰撞过程中的俯仰运动和40%重叠偏置碰撞。因此，本文设计了一辆新型碰撞台车，在台车车架上安装车身结构，并通过调节轮距、轴距和重心高度，结合不同的前部吸能结构来模拟实车正面刚性壁障碰撞和40%重叠偏置碰撞过程，更加准确地复现实车正面碰撞中的运动状态。.结论近

6、年来我国汽车产销量飞速增长，交通事故发生次数增加，也在一定程度上造成近几年死亡人数居高不下。如何进一步提高汽车碰撞安全性，降低损伤仍然十分必要。本文研究了不同事故环境造成的典型正面碰撞事故工况安全性，如汽车与刚性壁障碰撞、汽车与汽车碰撞和汽车与柱状物碰撞，对如何提高多种正面碰撞工况的安全性进行协同优化研究，提出了在多种正面碰撞工况中都具有较好安全性的前部结构设计原则；并设计了一种能够复现正面碰撞中三向加速度的碰撞台车。主要内容如下：1.本文根据正面刚性壁障碰撞中理想加速度波形和前部薄壁梁吸能结构设计方法，提出了一种耐撞性较好的八边形逐级吸能梁结构，并对该结构进行了优化设计，用于越野车车

7、架结构改进，改善了车架加速度波形和吸能能力，为越野车结构设计提供了参考，具有一定的工程实用价值。2.针对汽车与汽车正面碰撞中，质量和刚度差异是造成碰撞中乘员损伤的重要原因。以中型乘用车Taurus为研究对象，建立了质量降低、刚度增加和两者兼有的理想有限元车型，进行与SUV、中级车和小型车质量的100%和50%重叠碰撞仿真，模拟真实碰撞事故中纵梁完全参与和偏置碰撞类型。分析了不同碰撞中车辆质量降低和刚度增加对加速度曲线、车体变形和驾驶员损伤影响。