毕业论文范文——汽车正面25%重叠率碰撞车身前端结构设计

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1、西安航空职业学院毕业论文汽车正面25%重叠率碰撞车身前端结构设计姓名：专业： 航空电子班级：完成日期：指导教师:摘要：汽车正面25%重叠率碰撞由于吸能部件少导致乘员舱侵入严重而使得车体前端结构设计具有一定的挑战性。本文基于Pam-Crash/Safe软件建立正面25%重叠率碰撞工况车辆-假人有限元基础模型，简化了前端主要吸能构件弯曲和压溃的性能表达，以结构件侵入量作为约束条件，将总目标吸能量分解到子构件上，根据其可压溃长度计算出所需的平均反力，最后设计断面参数以满足平均反力和吸能量要求。结果表明所设计的前端结构能够满足正面25%重叠率

2、碰撞等三种正面碰撞工况的法规要求。论文方法不仅提高了结构优化效率，还从一定程度上实现了“正向设计”。关键词：车辆工程；前端结构设计方法；吸能量；等效简化模型0引言在所有汽车正面碰撞死亡事故中，小偏置（25%重叠）正面碰撞约占正面碰撞总量的四分之一。但在各国安全性法规及评价规程中，仅美国公路安全保险协会（IIHS，InsuranceInstituteforHighwaySafety）从2012年开始对小偏置正面碰撞做评价[1]。本文统计了2012至2014年间IIHS公布的30款车型正面全宽碰撞、正面40%偏置碰撞以及正面25%重叠率碰

3、撞试验得分情况。其中正面25%重叠率碰撞工况的满分率是最低的。在25%重叠率碰撞试验中，车体结构完整性的评价得分相对于约束系统与假人运动和假人伤害两部分得分亦最低。这种形式的碰撞对整车的考验在于前端结构（单侧）的吸能能力和侧围的纵向强度。国内外对该工况的研究主要集中在车体结构修改上，通常是根据某款车在该工况试验中出现的吸能不足、乘员舱侵入情况，对结构进行修改，再通过试验或CAE方法进行验证[2,3]。本文建立了一种该碰撞工况下的简化有限元分析模型，并提出一种从乘员舱临界侵入量角度出发的车体前端构件设计方法，即先针对原车吸能不足的情况，

4、以侵入量为约束条件，提出前端主要纵向薄壁梁构件的目标吸能量，再将其分配到各子构件，然后根据吸能目标利用薄壁梁理论模型进行薄壁梁结构断面的快速设计。使之在结构断面设计之初即满足总吸能量要求，以便最终满足侵入量的要求。1正面25%重叠率碰撞车辆等效简化模型建立1.1IIHS正面25%重叠率碰撞试验工况及评价方法如图1所示，IIHS规定：该工况中正面重叠率为车身宽度的25%，碰撞速度为63.4-65.4km/h，采用刚性壁障（其正面形状为一宽1000mm、高1524mm的长方形，右端为一半径150mm、弧度115°的圆弧，碰撞面钢板厚度为3

5、8.1mm），且要求在驾驶员侧放置一个50th百分位混Ⅲ男性假人[1]。图1正面25%重叠率碰撞试验工况Fig.125%overlapfrontalcollisiontestcondition正面25%重叠率碰撞评价方法包括车体结构完整性、约束系统与假人运动及假人伤害三部分。每一部分评价分为“优秀”、“良好”、“及格”、“差”四个等级。其中，车体结构完整性评价部分包括十个测量点（以下称为侵入量监测点）侵入量的评价：A柱上、下部，仪表板上、下部，歇脚板，左侧地板，制动踏板，驻车踏板，门槛，转向柱。1.2车辆-假人有限元基础模型的建立及分

6、析本文以某乘用车为研究实例，在Pam-Crash/Safe软件中建立了该车型有限元模型的IIHS正面25%重叠率碰撞工况仿真模拟环境，图2为25%重叠率正面碰撞车辆-假人有限元基础模型，该模型的坐标系与车身坐标系相同。采用车辆主动碰撞固定壁障的方式进行模拟，冲击速度为64km/h。图3为有限元基础模型在仿真模拟中的变形情况（为观察乘员舱的侵入情况隐藏了左前轮）：A柱上部发生严重的弯折变形，A柱下部（即车门铰处）侵入量较大，左前门变形严重可能会导致车门不能顺利开启，同时前纵梁中段未充分变形，即车体前端构件吸能不足导致了严重的乘员舱侵入。

7、图2正面25%重叠率碰撞车辆-假人有限元基础模型Fig.2Thebasicvehicle-dummyfiniteelementmodelfor25%overlapfrontalcollision图3基础模型正面25%重叠率碰撞变形结果Fig.325%overlapfrontalcollisionaldeformationresultsofthebasicmodel图4为有限元基础模型在该工况下碰撞前后乘员小腿和足部运动状态对比图。图4碰撞前后乘员小腿和足部运动状态对比Fig.4Contrastofthelegsandfeetmovem

8、entsoftheoccupantbeforeandaftercollision分析相关构件侵入量与小腿和足部伤害的关联，发现三条与小腿胫骨轴向力和胫骨横向弯矩相关的力的传递路径：第一条是保险杠与壁障接触产生的力使翼子板