轿车保险杠低速碰撞试验研究

轿车在低速碰撞过程中经常造成人员的伤害．为了准确评估这种伤害的严重性和保险杠的耐撞性，根据SAE J2319标准建立了用于评估轿车保险杠低速碰撞性能的摆捶式碰撞试验装置和相应的数据采集系统．采用一种新的摆捶对固定保险杠碰撞的简化试验方法，运用等效能量法分析和推导了对固定安装保险杠碰撞试验的摆捶初始碰撞速度等效转换关系．通过某型轿车保险杜低速碰撞过程的计算机仿真和试验研究，验汪了摆捶低速碰撞试验的有效性；分析了影响仿真结果与试验结果一致性的主要原因，指出了减少试验误差的有效途径．     

优化集成系统平台的建立及其应用研究

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰撞安全性的前提下针对保险杠横梁的轻量化问题,对横梁空间形状、截面高度、宽度以及厚度进行优化.以质量最小为优化目标,碰撞压缩量与车体加速度峰值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,通过优化集成系统平台对模型进行40%偏置、刚性墙、刚性柱三类低速碰撞仿真分析,得到了满意的效果.     

基于汽车低速碰撞的尾部安全性能分析和改进

中国城市的交通比较拥堵,汽车在日常行驶中常发生倒车、追尾等事故,造成汽车后保险杠甚至车体损伤.针对汽车低速尾部碰撞事故,本文建立了汽车整车有限元模型,从吸能和对车体的保护角度评价保险杠系统的保护能力.根据仿真结果,将保险杠横梁的材料选为高强度钢,对保险杠系统的碰撞性能进行改进.结果表明,改进后的保险杠系统不仅满足碰撞法规要求,而且实现了减重45%的轻量化目标.     

车辆正面碰撞的仿真与试验

以某轿车为对象,建立含乘员约束系统整车有限元模型.在LS-DYNA环境下,将整个模型划分为36万个壳单元进行正面碰撞过程数值模拟.对碰撞过程中能量转移、耗散、主要结构的吸能效果、乘驾假人的变形损伤指标进行了分析.将仿真分析结果与碰撞试验测试结果进行对比和评估,验证了含乘员约束系统的整车有限元模型的有效性;含乘员约束系统的汽车碰撞模型及计算机仿真分析方法较真实地反映出实车碰撞的状况和结果,具有实际工程应用价值.     

行人膝关节损伤的计算机仿真研究

参照某量产车型建立汽车模型,采用具有较好生物逼真度的多刚体行人模型,建立了汽车与行人碰撞的系统仿真模型.通过改变汽车保险杠、发动机罩等前部结构参数,研究了其对行人膝关节损伤参数的影响,分析了行人腿部与不同前部结构参数的汽车相碰撞的受力特点.提出了适当降低保险杠及发动机罩前端的高度、使汽车前部结构接近流线型、加宽保险杠前端面上下之间的作用宽度等改进汽车前部结构特性的主要措施.     

基于HyperMesh的6125型大客车正碰安全性研究

以6125型客车为研究对象,利用CATIA软件对该型客车车身骨架进行建模,通过HyperMesh软件进行网格划分,建立有限元模型,应用非线性有限元软件LSDYNA对该客车有限元模型进行正面碰撞仿真计算。参照欧盟ECE R94《正面碰撞乘员保护》标准和美国FMVSS208《碰撞的乘员保护》标准中对碰撞的变形和碰撞安全性的要求,提出增加前段地板骨架及车架(司机地板区域)纵梁厚度以及增加前围保险杠和吸能盒的改进方案。结果表明,该优化方案达到了行业标准的要求,可为大客车碰撞事故分析及改进提供参考。     

汽车保险杠碰撞的数值模拟

根据保险杠低速碰撞试验规范的要求,应用ANSYS/LS-DYNA软件进行汽车保险杠碰撞数值模拟仿真,得到变形、速度、加速度、碰撞力等特征参数,低速碰撞仿真中获得的这些参数可以作为保险杠结构设计的参考依据．利用台车进行保险杠的低速碰撞试验,对仿真结果与试验结果之间存在的误差进行分析,仿真和试验结果都表明简易型保险杠在低速碰撞过程不能充分发挥其缓冲吸能作用并且发生压渍失效,而改进设计后的缓冲吸能式保险杠具有较好的吸能特性和耐撞性能,在发生低速碰撞冲击时能很好地起到保护汽车其他元件的作用。     

高强度钢板热塑性行为及在车身轻量化中的应用

为深入研究板材热塑性变形机理以及促进热成形工艺在汽车结构件生产制造中的应用,采用理论、试验与仿真相结合的方式,基于高强度钢板热-力-相变耦合本构关系,结合弹塑性非线性大变形分析建立了热塑性成形动力显式有限元列式,开发了高强度钢板热成形数值仿真有限元分析软件,对一款U型试件的热成形过程进行数值模拟,模拟结果与试验一致,且通过拉伸试验获得了成形后零件的力学性能,屈服极限在1 100 MPa以上,强度极限可达1 500 MPa以上. 并通过数值仿真对比一款热成形前保险杠与原始冷成形保险杠的碰撞过程,得出保险杠采用热成形件可减重36.5%,比吸能比原始模型增加16.0%.     

基于虚拟碰撞技术的儿童汽车安全座椅改型设计

在计算机模拟碰撞的基础上,对现有的儿童汽车安全座椅产品进行改型设计.首先,通过逆向工程的方法,建立儿童汽车安全座椅样件的三维CAD模型,根据市场实际需求对样件进行改型设计.然后利用MADYMO(mathematical dynamic model)软件建立虚拟碰撞仿真模型,并分别对改型前后的儿童汽车安全座椅进行了仿真碰撞试验.最后,通过对仿真碰撞结果的分析,验证了改型设计的可行性.     

汽车儿童安全座椅碰撞性能的仿真研究

根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECE\R129)要求,利用相关软件建立包括台车座椅、儿童座椅、儿童假人及安全带在内的碰撞有限元模型.参照正面和后面碰撞实验工况,应用Ls-dyna实施碰撞仿真分析,结果显示,碰撞过程中假人的运动形态、头部和胸部加速度与实验结果的一致性,说明该碰撞过程仿真分析方法是有效的.最后,以侧面钢板替代侧面车门建立侧面碰撞有限元模型,仿真分析了儿童安全座椅的侧面碰撞性能,发现侧面碰撞时假人的头部和胸部加速度峰值均大于前、后碰撞的仿真值,说明了汽车儿童约束系统侧面碰撞法规制定和实施的必要性.     

基于材料匹配的汽车保险杠多目标优化

汽车前保险杠在RCAR正面40%低速碰撞中及与行人下肢碰撞中起着吸能与缓冲的作用,汽车保险杠的刚度对于满足RCAR等级评价及行人下肢保护两种性能都有很大的影响.综合考虑行人下肢保护法规与RCAR的要求,以材料为变量进行正交试验设计,分别采用响应面法和综合平衡法对汽车保险杠进行多目标优化.研究结果表明,响应面法能够很好地表征材料屈服强度与各个目标值之间的关系,综合平衡法能更好地解决离散的、变量少、水平数少的多目标优化问题.经优化后,汽车保险杠的整体性能得到了提高.     

1t固定式矿车车架的轻量化设计

针对矿车零部件安全储备过高、运输中无用功耗过大的问题,运用轻量化的思想,应用ANSYS有限元分析软件对使用量最大的1 t固定式矿车的车架,进行了典型工况下的应力和变形分析,提出了结构件替换、局部加强以及碰头座板厚度减薄的轻量化组合方案,即采用局部加强的8#普通槽钢代替原异型槽钢做车架的纵梁,同时减薄碰头座板厚度。仿真结果表明:在满足强度和刚度要求且碰头有效发挥作用的基础上,可实现车架减重28.6 kg,为矿车轻量化提供了参考依据。     

基于LQR的四轮转向汽车控制方法

用选定的加权系数将轮胎较大侧偏刚度和轮胎较小侧偏刚度的车辆状态方程关联起来,并应用了线性二次型最优控制理论(LQR)设计了综合考虑轮胎非线性特征的四轮转向线性二次型最优综合控制算法;用Matlab/Simulink和Carsim建立了联合仿真模型对所设计的控制算法的控制效果进行了验证. 仿真结果表明:在低附着系数路面进行车道变换行驶时,基于定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车与前轮转向汽车相比具有更加优越的操控性能;基于非线性轮胎侧偏刚度LQR权系数控制的四轮转向汽车比定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车要有较好的操控性能.      

前保险杠托架成形工艺分析及有限元模拟

分析了汽车前保险杠托架的工艺特点,制定了合理工艺方案,采用板料三维成形分析软件PAM-STAMP对其拉深成形工序进行了数值模拟仿真,通过对FLD图和成形结果的分析得到了合理的拉深凹模型面.设计了经济合理的模具结构,制造了汽车前保险杠托架的全套模具,并在校形模中加了限位块,有效控制了成品件与立柱装配的尺寸精度,最终生产出合格产品.该工艺方案极大地提高了材料的利用率和劳动生产率,节约了生产成本和有效提高了模具设计质量及效率.     

汽车悬架减振器缓冲块结构优化方法

缓冲块是悬架系统中的重要零件,对其结构进行合理的设计能够有效地提高汽车的平顺性。将缓冲块结构参数作为设计变量,利用有限元计算模型计算出不同参数组合下缓冲块的性能,进而建立缓冲块性能计算的响应面代理模型。以缓冲块的尺寸要求为设计变量,缓冲块的性能指标最优为目标函数,利用遗传算法对代理模型进行寻优处理。结果表明,通过有限元模型计算得出的缓冲块性能数据与实体试验的数据基本吻合,优化后的缓冲块性能更优。