含人体模型的车辆正面碰撞计算机模拟分析

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1、东北大学硕士学位论文摘要含人体模型的车辆正面碰撞计算机模拟分析摘要随着车辆朝着高速化、轻量化方向发展，汽车保有量不断增加，交通事故数量及其造成的人员伤亡数量呈上升趋势。为提高汽车被动安全性能，减少乘员伤亡，在汽车开发阶段必须研究汽车结构的耐撞性和在碰撞中对乘员的保护作用。虽然汽车碰撞试验对车型以及被动保护装置的最终认证和鉴定必不可少，但其试验准备工作费用和试验所需费用都十分昂贵，同时受随机因素以及环境和技术手段的影响，试验结果尚存在不够稳定和有些动态数据获取困难的问题，而且可重复性差。国外相关研究

2、表明。对含假人的汽车碰撞过程进行计算机模拟，不仅能预测汽车结构本身的耐撞性能，同时还能较准确的预测碰撞过程中乘员的响应与伤害程度，能实现在车辆开发进程中较好的预测其被动安全性能，利于减少实车碰撞试验次数，节约经济成本，加快新车型开发速度。本文详细研究了碰撞过程数值模拟计算的相关理论一动态显式非线性有限元法基本原理、思路和实现方法，涉及到的内容包括碰撞过程描述基本方程、结构有限元离散化方程、假人及汽车碰撞模拟相关单元、碰撞模拟中时间积分算法、碰撞过程中的接触算法、假人及汽车碰撞模拟相关材料本构关系等

3、。’计算机仿真研究是现代汽车碰撞研究的重要方法，所使用的碰撞模拟软件众多，本文分析了包括Ls—DⅥqA在内的几种常用汽车碰撞模拟软件及前后处理器，其中对本次碰撞模拟选用的LS—DYNA的功能特点作了较详细阐述。本文以某车型为对象建立了接车有限元模型，然后在此基础上集成了包括50百分位的HybridⅡI型假人，安全带的乘员约束系统的有限元模型。按国家标准《正面碰撞乘员保护的设计规则》(CMVDR294)规定的试验条件，对整个集成系统进行了正面碰撞的数值模拟和分析，求解出了整车的位移、速度、加速度、能

4、量及人体模型的伤害值，实现了对该车正面碰撞过程及碰撞性能的较全面且较可靠的评价。通过对含假入有限元模型的整车正面碰撞历程的数值模拟和分析结果，提出了对有限元仿真模拟技术在汽车被动安全领域的应用和所研究车型碰撞性能评价等有关结论。关键词；汽车被动安全性正面碰撞人体模型有限元模拟·Ⅱ·东北大学硕士学位论文ABSTRACTSimulationofCarCrashwithDummyinsideAbstractNowadays，vehiclesaredesignedtohavehigherspeedandl

5、ighterweight．Thenumberofvehiclesisalsoincreasing．Asaresult，trafficaccidentsandthecasualtiessharplyincrease．Inordertoenhancepassivitysecurityofvehiclesanddecreasethenumberofcasualties，theclashpassivenesscharacteristicandprotectingpassengersofvehiclesst

6、ructureneedbestudiedindesignstage．Althoughthevehiclesclashtestingisnecessarytoappraisingvehiclesandpassivenessprotectiondevice，testingexpenditureistooexpensiveandthetestingresultisnotstableforrandomfactor．Accordingtoforeignresearchresult，vehiclesclash

7、simulationincludingdummycanaccuratelyforecastnotonlytheclashcharacteristicofvehiclesbutalsoresponseandinjurydegreeofpassengersinclashprocess．Thethesisdetailedlystatesthemimiccrashnumericcalculationtheory-——dynamicexplicitnon—linearfiniteelementmethod．

8、Itincludesbasiccrashequation，FEdiscretizedequation，relativeelementofthedummyandcarcrashsimulation，timeintegrationalgorithms，contact-impactalgorithms．relativematerialpropertyusedatdummyandcarcrashsimulationetC．Computersimutionisoneofthemostimpo