轿车-自行车碰撞事故再现及仿真试验

通过数值模拟方法对某一真实车-自行车碰撞事故案例建立车辆及人员的数值模型,人体损伤仿真结果与法医勘验结果吻合,验证了该模型的可靠性.以该模型为基础,对不同速度及不同撞击位置情况下的车-自行车碰撞虚拟试验进行计算,探讨了不同情况下人体抛距、头部最大加速度及小腿最大受力等信息的规律性.数值模拟技术与法医勘验工作相结合将为交通事故鉴定提供科学的理论依据和数值参考.     

基于多刚体假人模型的道路交通事故仿真研究

以多刚体动力学为基础.结合人车碰撞事故特征,建立多刚体假人模型,利用PC-crash对模型进行模拟仿真,得到头、胸、骨盆等人体各部分与损伤有关的运动学参数,并通过真实事故进行验证.结果表明,15关节、16刚体的假人模型能较真实地反映车辆正面撞击时行人的运行轨迹和伤害程度.     

组合式假人建模在两轮电动车交通事故模拟中的应用

通过对标准多刚体假人和有限元人体模型进行拆分、组合、缩放,建立基于受害人真实体型特征参数的多刚体-有限元组合式假人模型,应用于一起真实两轮电动车交通事故的模拟.采用摄影测量法计算车辆碰撞速度,对事故发生时刻的现场进行三维重构,分析了碰撞后人和车的动力学响应以及电动车骑车人的损伤情况.碰撞后人和车的运动形态与真实情况基本吻合,通过模拟计算得到假人头部损伤准则(HIC)值、小腿最大弯矩和颅骨von Mises应力云图,人体损伤判定和法医鉴定结果一致,有效验证了组合式假人模型用于交通事故模拟的正确性和准确性.     

基于车身变形的汽车碰撞事故再现方法

研究了采用变形/能量原理进行汽车碰撞事故再现的方法.该方法根据碰撞后汽车的车身变形量计算车辆的碰撞速度和运动过程,并在一起真实的两车碰撞事故中进行了应用.仿真结果表明,车身碰撞变形与实际变形情况吻合,再现了两车碰撞后的运动过程.验证了其对于缺少制动印迹的汽车碰撞事故再现分析的有效性.     

基于ABAQUS有限元仿真的车辆碰撞护栏动力响应

当前基于车辆碰撞护栏的研究多以单一车型或单一碰撞位置为研究对象,侧重护栏结构或参数优化,较少探寻多车型多碰撞位置条件下护栏所受冲击而产生的动力响应规律。以国内常用的3mm厚波形梁护栏及三种车型(1.5t小型客车、10t中型客车、10t中型货车)为研究对象,基于ABAQUS有限元仿真软件,在三种车型及两个不同撞击点的情况下,分析护栏冲击加速度、护栏横向最大位移、护栏应力等变化动力响应指标。研究结果表明,不同车型撞击下护栏冲击加速度响应具有明显差异,10t车型撞击下护栏所受的最大冲击加速度显著高于1.5t小客车,可通过护栏加速度值判别碰撞事故车辆类型及危险程度;在10t车型不同位置撞击下,护栏的最大横向位移相差50%,最大位移均超过1m,最严重情况达1.35m,针对大型车辆通行率较高路段,护栏至路侧外边缘应留有1m-1.5m安全距离;不同车型碰撞下护栏受损跨数不同,1.5t车型碰撞下护栏应力最大值247Mpa,仅使护栏达到弹性变形阶段,护栏仍具有安全防护能力;10t车型碰撞下护栏应力最大值329Mpa,使碰撞点及前方护栏发生塑性形变,完全丧失防护能力,需及时对碰撞点前后跨数护栏进行完整更换,保证道路护栏处于完整防护能力水平。     

轿车-电动自行车侧面碰撞事故再现分析

为了再现轿车与电动自行车的侧面碰撞事故,利用PC-Crash进行了轿车与电动自行车的侧面碰撞模拟试验,分析了不同车辆碰撞速度下骑车人头部与车辆引擎罩及风挡玻璃撞击的位置,探讨了车辆碰撞速度与骑车人头部损伤的关系,建立了骑车人抛距模型,并与国外模型进行了对比.研究结果表明:碰撞车速为50 km/h可以认为是骑车人头部伤害的碰撞速度阈值;当碰撞车速低于40 km/h时,车辆撞击运动和静止的电动自行车,骑车人抛距变化的趋势基本相似;当碰撞车速高于40 km/h时,与撞击运动的电动自行车相比,车辆与静止的电动自行车碰撞的骑车人抛距略大,而电动自行车的抛距分布较为离散.利用骑车人头部与车辆的碰撞位置、骑车人头部损伤及骑车人抛距能够有效地再现轿车与电动自行车侧面碰撞事故的碰撞速度.     

汽车正撞的数值模拟及实验验证

为了在汽车的设计阶段使被设计车辆更好地满足耐撞性的要求,以某汽车为研究对象,采用动态大变形非线性有限元模拟技术,模拟了该车正面撞击刚体墙的过程。与已完成的该车实车正面碰撞结果进行了对比分析,验证了所建立的有限元模型的正确性。在此基础上,进一步建立了该车转向系、简化的车体和混三型假人的多刚体系统,通过应用多刚体动力学技术模拟了发生碰撞时假人的动态响应并得到了其损伤指标。最后根据模拟计算得到的结果对该车前部结构的耐撞性进行了评价,并提出了结构的改进方案     

人车碰撞事故再现研究

论述了人车碰撞事故再现的仿真方法和发展趋势，强调了研究平头车撞人事故再现的重要性，提出了相应的事故再现方法．该方法应用了有限元一多刚体接触法，能更好地模拟行人与大客车曲面之间的相互作用，以及由此引起的人体损伤,以两起真实大客车事故为例，初步验证了再现平头车与行人碰撞事故的可行性,还结合法医报告考察了行人的损伤情况，指出基于人体损伤进行事故再现所面临的问题.     

基于激光点云的事故车辆曲面重建方法

交通事故分析再现离不开事故车辆曲面模型,变形的车身成了重建的障碍。利用三维激光扫描技术这一新方法快速、高效地获取事故现场激光点云并进行预处理;针对正面碰撞后车身前部保留1/3以上未变形区域的事故车辆,综合车身尺寸、车轮型号等提取用于绘制变形曲面特征点的尺寸基准,根据变形程度划分三个重建区域,按照特征点、特征曲线、曲面的顺序,从未变形区域开始,经由过渡区域至变形区域逐步重建车身前部曲面模型。通过实例重建模型与原车身的偏差分析显示,正偏差均值1.36 cm,负偏差均值-1.14 cm,都较小,同时曲面各处正或负偏差集中于偏差值较小的区间内。表明按本文方法直接利用变形车辆就可重建出具有足够精度的车身曲面模型。该模型经进一步处理后,可用于搭建多刚体—有限元耦合车辆模型。     

城市桥梁下部结构抗重型车辆撞击的数值仿真分析

为研究城市道路桥梁结构在重型车辆撞击下的抗撞性能,建立了车桥碰撞的精细化有限元模型.桥梁模型具有两跨上部结构和双柱墩支撑的下部结构,上部结构采用梁和壳单元,下部结构采用实体单元模型.同时构建了具有不同吨位和长度的重型车辆模型.通过考察碰撞过程的能量平衡曲线以及与碰撞事故后的桥墩破坏形式的对比,验证了车桥碰撞有限元模型的合理性.计算给出了不同吨位车辆的碰撞力时变曲线,讨论了碰撞力作用位置和幅值的变化规律,探讨了车桥碰撞中桥梁损伤等级的划分.模拟结果表明,车速不变情况下,碰撞力峰值随车重增加而增加,重车碰撞力峰值发生的时刻有后延的趋势、碰撞力作用中心也以车辆前部首次接触区域为主,而车身较短的重车有可能出现后部车厢对桥墩的二次碰撞.     

刚性护栏及半刚性护栏与车辆碰撞的安全性模拟分析

为了明确刚性护栏与半刚性护栏的安全性能及适用性,基于动态显示有限元法建立了车辆碰撞护栏模型,对我国高速公路常用的刚性护栏和半刚性护栏的安全性进行了模拟分析,计算了不同质量的车辆与护栏碰撞时的护栏变形、车辆质心加速度及车辆轨迹.模拟结果表明,刚性护栏具有抗冲击性强的优势,但驾乘人员所承受的冲击力较大,且车辆导向性较差;半刚性护栏具有较好的车辆导向性,对驾乘人员也有一定的保护作用,但抗大型车辆的冲击性能较差.建议在选择护栏时,应当根据这2种护栏各自的优缺点,结合路段的地形、交通组成情况进行选用.此外,为了提高护栏的安全性能,需增加半刚性护栏的波形板厚度,而对于刚性护栏,需要在其表面上安装一层弹性材料.     

基于关键点变形的汽车碰撞事故再现

应用有限元理论提出了基于车身关键点三维变形的事故再现方法.以某起车障碍物碰撞事故为例,建立车身、驾驶员及事故现场环境的有限元模型,根据事故特点,确定碰撞速度及角度为变化因素,在车身上选择关键点作为研究对象,综合应用响应面理论和均匀设计方法最终求解得到碰撞前车与被撞物围墙之间的角度、碰撞接触时刻的汽车运动速度及在事故中人体伤害的评价.结果表明,应用有限元方法可以对缺少刹车印迹的事故进行再现研究,同时与传统方法相比该方法具有较高的计算精度.     

基于整车虚拟样机的车体结构拓扑优化

基于整车零部件几何模型,结合车体的有限元网格划分及模态分析,构建履带装甲车辆刚柔混合虚拟样机,进行典型工况下的多体动力学仿真分析,输出若干关键时间点车体承受的荷载.利用有限元分析技术将荷载加载到车体有限元模型上,对车体进行结构力学分析和多荷载步拓扑优化.根据拓扑优化结果修改车体局部结构,并重新构建虚拟样机模型再次进行仿真分析,将应力和变形分析结果与原仿真结果进行比较.结果表明,结合动力学仿真和有限元分析进行结构拓扑优化,可以改善关键零部件的力学性能,提高刚强度,为改善装甲车辆的结构性能提供了一种有效方法.     

列车耐碰撞系统有限元和多体动力学联合仿真

研究基于有限元和多体动力学技术进行列车耐碰撞系统设计的联合仿真策略.通过非线性有限元分析获得车辆吸能部件在碰撞时的力—位移关系曲线,以该曲线模拟车辆连挂之间的非线性弹簧特性,运用多体动力学技术进行了两列车的碰撞动力学仿真.通过仿真分析碰撞中列车各车辆间的作用力、变形、速度、加速度以及各个吸能部件的能量吸收等数值,实现了对新设计列车碰撞被动安全系统总体性能的评估.与高速碰撞相比,在中低速碰撞工况下,头车与第2节车体端部连接处吸收的动能占总动能的比例更高.联合仿真能较真实地模拟列车碰撞的全过程,验证了联合仿真策略的可行性.     

用于交通事故分析的汽车碰撞模型

随着汽车总量的增长,我国已成为交通事故发生频率最高的国家之一。根据事故现场痕迹结合汽车碰撞规律判定汽车碰撞前车速,已成为事故鉴定和汽车安全性研究的重要课题。文章分别在动力学和刚度分析的基础上建立了一维碰撞的速度模型,阐述了二维碰撞运动模型,并通过对一个正面碰撞案例的验证说明了刚度分析法的合理性与实用性。     

人车碰撞事故的行人初始状态研究

为进一步提高人车碰撞再现的逼真度,研究碰撞前行人初始状态及相应的仿真实现方法,提出一种基于行走的行人假人的事故再现方法.该方法利用行人多刚体仿真模型,计算行人行走过程的动态响应,并以此确定事故再现所需的行人姿态、速度等参数.通过对一起真实事故的研究,应用不同的行人初始状态确定方法进行人车碰撞仿真,分析了不同方法对再现结果的影响.     

基于多体动力学的船舶柴油机主轴承润滑特性

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时主轴承润滑特性,在ANSYS中建立曲轴、活塞、连杆等部件的有限元模型,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EX-CITE软件中,建立轴系非线性多体动力学模型.采用该模型对主轴承进行了一个循环的弹性动力学计算.结果表明,与刚体分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的轴承载荷的边界条件,提高了船舶柴油机主轴承润滑特性计算精度.     

基于LS-DYNA的车辆-护栏碰撞仿真模型

 针对车辆与护栏的实体碰撞试验难度大、经费高、周期长、数据不易获取的情况,基于LS-DYNA 有限元软件,在分析实际碰撞试验的基础上,建立了碰撞车辆仿真模型和护栏仿真模型,优化碰撞过程,最终形成了车辆-护栏碰撞仿真模型;同时,与实际试验数据进行对比,分析了误差形成原因。结果表明,仿真模型试验结果与实车试验结果基本一致,验证了仿真模型的正确性。     

面向事故分析的车身关键参数数值模拟计算

汽车碰撞事故再现方法中常用的动量/能量和变形/能量分析方法需要对所涉及车辆的部分参数(如恢复系数和刚度系数)进行确定,传统的参数确定方法需要通过多次实车碰撞试验进行统计分析计算,具有周期长、成本高等缺陷,不适应目前多品种小批量的生产方式.据此,提出利用被试验验证的整车有限元模型对上述参数进行多种速度下的数值模拟计算,并将模拟试验得到的恢复系数应用于一起真实碰撞事故的分析,结果验证了该参数的可靠性及该方法的可行性.     

面向车辆滚翻的运动姿态协同仿真环境研究

为解决车辆滚翻研究过程中有限元仿真面临的计算效率和精度问题,参照美国FMVSS208平台车试验条件,分别进行了车辆滚翻多刚体动力学和有限元仿真研究.基于滚翻过程中车辆运动姿态对两种仿真方法之间进行运动学数据交换,形成面向车辆滚翻的运动姿态协同仿真方法.结果表明,该方法可以利用多刚体动力学仿真替代有限元仿真中部分运动学计算过程,在有限元仿真精度基础上提高有限元仿真效率,为研究车辆滚翻安全性提供了新的思路和技术途径.