汽车碰撞事故缓冲吸能装置设计

本文在系统地研究了国内外汽车碰撞缓冲吸能方法的基础上，通过在车辆纵梁和前保险杠之间安装一套可伸缩的缓冲吸能装置，以实现在碰撞前将设计安装在原吸能梁中的辅助吸能梁及保险杠的中段伸出车外并将其限位，使其参与碰撞吸能，达到增加吸能空间，延长碰撞时间历程的效果。该装置具有结构简单紧凑、成本低廉、可靠性强等优点，具有重要的研究意义和实用价值。     

汽车保险杠系统吸能盒结构参数对低速碰撞下吸能特性的影响

针对吸能盒在汽车低速碰撞下无法更加有效地吸收碰撞能以保护车身和减轻乘员伤害的问题,提出利用铝合金吸能盒结构有限元模型优化其吸能特性的方法。该方法基于碰撞理论和变量参数法,采用吸能量、变形量和碰撞力峰值作为评价指标,研究吸能盒壁厚、截面形状对吸能特性的影响。进一步探讨了V型诱导槽对吸能盒吸能特性的影响;得到了对吸能特性影响更为突出的结构。实验结果表明,适当地增加吸能盒壁厚,可提高吸能盒的吸能特性和吸能潜力;与圆形截面相比,六边形和八边形截面吸能盒的吸能量分别提高了6.2%和19.3%,正方形截面吸能盒的吸能量下降了5.44%;与普通吸能盒相比,分别添加1V、2V、3V型诱导槽的吸能盒可提高吸能量约16%,而诱导槽数的变化对吸能盒吸能特性的改善并不明显。与壁厚和诱导槽数对吸能特性的影响相比,吸能盒的截面形状和有无V型诱导槽对吸能特性的影响更为突出,与原吸能盒相比,带有V型诱导槽的八边形吸能盒的吸能特性有了显著提升。     

汽车模拟碰撞吸能器的仿真分析及试验

介绍了自行设计的汽车模拟碰撞吸能器的特点及原理,利用LS—DYNA有限元分析软件对吸能器的波形复现原理进行了仿真分析,利用销柱间钢筋预变形产生阻尼力,改变钢筋的属性并调节钢筋的类型、数量、长度和位置,改变钢筋预变形量,复现出不同车重、不同碰撞车速所期望的减速度波形．通过仿真分析,对汽车碰撞模拟吸能器进行了改进：减小钢筋直径;钢筋预变形量做成可调式,根据需要调节预变形量．在达到同等阻尼效果时通过增加钢筋根数,提高了系统的微调能力和模拟波形的精度．仿真与试验结果的比较表明：汽车模拟碰撞吸能器仿真模型复现的波形和吸能器碰撞的试验波形吻合较好,验证了吸能器仿真模型的正确性,为吸能器的优化提供了依据,缩短了调试时间,提高了波形复现的精度．     

耐碰撞车体吸能元件研究

采用实物试验和非线性有限元仿真 2种方法对车体吸能元件吸能和变形特性进行了研究 ,通过试验 ,得到了管形元件在纵向载荷下的压溃变形的基本模式和吸能特性 .有限元仿真结果则获得了与试验较为一致的结果 ,从而证实了非线性有限元仿真的可行性 .最后 ,研究了吸能元件建模和仿真中几种因素对分析结果的影响     

吸能式转向系统在正面碰撞中运动响应模拟

通过非线性结构有限元方法 ,研究安装于某车型上的套筒式吸能转向系统在汽车正面碰撞过程中的响应及对乘员的保护作用 .建立了套筒式吸能转向系统的几何数学模型、解析数学模型以及计算模型 ,应用PAM -CRASH软件计算分析了该转向系统在胸块撞击下的受力情况 ,并与其台架试验结果进行比较 .满足一定精度后 ,将该套筒式吸能转向系统模型安装于整车计算模型 ,进行正面碰撞的模拟 ,以研究该套筒式吸能转向系统在汽车正面碰撞过程中的响应及其对乘员伤害的影响     

方形梁碰撞仿真及试验应用研究

本文根据方形梁碰撞变形理论及仿真试验,研究了方形梁碰撞变形的影响因素,确定了台车碰撞试验中方形梁缓冲吸能装置的尺寸及组合.     

轨道车辆切削式吸能过程仿真

利用金属切削过程吸收能量的原理, 在金属切削研究和轨道车辆吸能研究的交叉领域内,提出一种利用切屑生成过程进行吸能并用于轨道车辆被动安全的新型切削式吸能装置.根据非线性动态模拟理论,利用显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该切削式吸能装置的吸能过程进行三维仿真,得到该装置在撞击过程中能量吸收和切削力的时程曲线.研究结果表明:与现有吸能装置相比,切削式吸能装置可以在更短的时间内吸收撞击能量,而且吸能能力更强;切削式吸能装置具有更强的降低撞击力峰值的能力,而且撞击力到达第1个峰值的时间也有所延迟.     

泡沫塑料吸能特性的试验研究

相比于泡沫金属,泡沫塑料有如隔热、绝缘、回弹性好、成本低等优点. 泡沫塑料在压缩变形过程中经历3个阶段:初始弹性区、平台区和压实区,平台区对应的应变很大而应力较低,是主要的吸能阶段. 在平台区内泡沫塑料同时发生弹性变形和塑性变形,塑性变形使泡沫塑料产生损伤,而呈现出应力软化的现象. 通过对3种不同密度的泡沫塑料进行不同压缩速度和压缩量的多循环单向压缩试验,对比研究了泡沫塑料的吸能特性与残余变形和应变率、密度以及变形历史的相关性.     

Frontal Crash Analysis of a Fully Detailed Car Model Based on Finite Element Method

This paper sets up a highly detailed finite element model of a car for frontal crashworthiness applications, and then explains the characteristics of it. The geometry model is preprocessed by Hypermesh software. The finite element method solver program selected for the simulation is LS-DYNA. After the crash simulation is carefully analyzed, the frontal crash experiment is aimed to validate the finite element model. The simulation results are basically in agreement with the experimental results. The validation of the finite element model is crucial for the further research in optimization of the automotive structure or lightweighting of the vehicle.     

汽车车身碰撞性能的有限元仿真与改进

在碰撞仿真理论的指导下,以某型号小客车为研究对象,建立了整车正面碰撞有限元模型,并按照国家汽车安全法规CMVDR294的要求进行了整车正面碰撞试验的数值仿真,结果显示,与试验结果取得了较好的一致。根据仿真计算结果,对发动机罩及其铰链进行结构和材料两方面的改进设计,改善了发动机罩的变形吸能模式,在此基础上,为了更全面评价整车结构的耐撞性能,建立了整车偏置碰撞有限元模型,进行了偏置碰撞的数值模拟分析,计算了车身变形及其吸能特性。根据仿真计算结果,对前纵梁和前轮罩进行结构改进设计,提高了其吸能能力。     

方形与圆形钢管梁半刚性护栏防撞性能对比分析

根据几何等效原理,分别建立了方形和圆形钢管梁半刚性护栏,采用显式非线性有限元分析方法,模拟了汽车碰撞两种钢管梁半刚性护栏的动态响应,对比研究了碰撞过程中两种护栏的最大应力、横向位移和护栏系统及其各部件的吸能特性。结果表明,两种护栏形式都有较好的防护作用,方形钢管梁半刚性护栏的最大位移和最大Mises应力较圆形钢管梁半刚性护栏小,但其变形吸能效果明显比圆形钢管梁半刚性护栏的吸能效果差。     

研究汽车碰撞中头颈部动态响应的有限元模型的建立和验证

建立并验证了一个基于人体解剖学结构的头颈部三维有限元模型．该模型由颅骨、脑、颈椎骨、椎间盘、肌肉、韧带和小关节组成,总节点数为17758,单元数21803,模型生物材料特性分别用弹性和粘弹性模型描述．整个头颈部模型应用关国海军生物力学实验室前碰撞志愿者实验及查尔摩斯大学后碰撞滑车实验的数据进行了验证．采用该模型计算了头颈部的加速度、角速度等运动曲线及HIC值．验证结果显示该模型具有较好的生物逼真度,可用于研究在汽车碰撞事故中头颈部损伤生物力学问题和开发损伤防护装置．     

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.     

有限元技术的C型弹簧管固有频率分析

以C型弹簧管为研究对象,建立了有限元分析模型,并利用ANSYS灵敏度分析技术对影响弹簧管固有频率的主要结构参数进行了研究,得出了弹簧管固有频率和其主要结构参数之间的关系,研究表明：弹簧管的一阶固有频率对自由端有效位移影响最大,增大弹簧管的短半轴和壁厚的尺寸能提高一阶固有频率,增大弹簧管的圆直径和曲率半径能降低一阶固有频率.该研究结果可为弹簧管的减振设计和进一步的动力学分析提供了理论依据.     

基于C型弹簧管和光纤环的光纤压力传感器

设计了一种基于Ｃ型弹簧管和光纤环的光纤压力传感器,对Ｃ型弹簧管和光纤环进行了理论分析,建立了待测压力与光纤环微弯损耗的理论模型,并用实验测试方法验证了该理论模型的可靠性。通过理论分析和实验测试的方法,对光纤环的安装位置,光纤环的匝数和直径以及弹簧管的精度和量程进行了优化设计。     

振动筛橡胶弹簧非线性刚度实验及仿真研究

采用实验方法及仿真计算,对振动筛用橡胶弹簧的非线性刚度特性进行研究.实验得到橡胶弹簧在压缩变形过程中刚度变化曲线,分析表明刚度变化可以划分为近似线性区和非线性区两个区间,通过最小二乘法拟合得到不同区间内橡胶弹簧刚度—压缩变形关系式;在实验数据基础上,应用应变能理论,建立了橡胶弹簧的非线性本构方程及其非线性有限元分析模型,很好地模拟了橡胶弹簧的整个压缩变形过程,模型有足够的精度.对于橡胶弹簧工作在近似线性刚度区的情况,提出了均值刚度的概念及其计算方法,建立线性有限元模型进行仿真分析,结果表明在近似线性刚度范围内能够较好地符合实验数据,可以作为非线性分析的替代,解决了非线性分析收敛困难的问题,并减少计算资源占用.本文的研究为振动筛用橡胶弹簧的设计和生产提供了分析方法和理论依据.     

纤维增强复合材料螺旋弹簧刚度预测模型

建立了一种通用形式的复合材料螺旋弹簧刚度预测模型,提出一种无需限定网格和节点的复合材料螺旋弹簧有限元建模方法.基于复合材料层合板理论,推导了复合材料层合板等效剪切模量,并据此建立了纤维增强复合材料螺旋弹簧刚度预测模型,该模型能够适用于任意铺层角度的纤维分布.为了解决在有限元建模过程中复合材料螺旋弹簧单元方向设置的难题,提出建立复合材料弹簧有限元模型的新方法,可直接对铺层进行设计,避免了划分网格时单元坐标系与簧丝螺旋线方向难以协调的问题.刚度预测模型计算结果与文献实验结果的对比表明,所建立的预测模型具有更好的计算精度.针对复合材料类型和纤维铺层角度的不同组合形式,利用所建立的有限元分析模型和刚度预测模型进行了对比分析,结果表明两者之间的计算误差较小,有效性较好.