汽车车架受碰撞载荷下CAE分析与安全性研究

摘要

汽车作为现代的交通工具，在给人们的生活带来方便的同时，也带来了很多危险，在汽车交通事故中每年的死亡人数，常常超过世界的局部战争，交通事故不仅造成巨额的直接经济损失，而且导致残疾人口上升和家庭不幸等诸多社会问题，交通事故己成为人类社会的重要公害之一。 本文针对江铃陆风X6系列越野车抗撞性较弱的问题，基于HyperWorks软件，通过几何清理、中面抽取、网格划分、单元质量控制等技术，建立了高质量网格的汽车车架有限元模型，并对该车架进行了静态载荷下弯曲刚度和扭转刚度的有限元分析，得出了与实验极为相符的车架弯曲位移数值曲线图。在此基础上，建立了受碰撞载荷下的有限元模型，对该车做了40％偏置正面碰撞的有限元计算机仿真，结合实车碰撞实验结果，分析比较，仿真结果与实验结果基本一致，从而验证了本文车辆碰撞载荷下计算机仿真的正确性。基于CAE的计算结果，分析了该车架结构在碰撞安全性上的缺陷和不足，从而制定了车架优化设计的改进方案，使得该车架的吸能能力有了极大的提升，提高了车辆的碰撞安全性。研究结果表明，本文所提出的设计与改进方法对同类车型的设计与研究是适用而有效的，可以很大降低产品实验次数，加快产品研发时间周期，对车架结构耐撞性的优化设计具有重要的工程实用意义和价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章概论

1.1绪言

1.2课题研究背景

1.3汽车被动安全研究方法

1.3.1汽车碰撞损伤机理

1.4国内外汽车被动安全研究现状

1.4.1国外汽车被动安全研究现状

1.4.2国内汽车被动安全研究现状

1.5汽车被动安全法规及NCAP

1.5.1国外汽车碰撞安全法规

1.5.2新车抗撞性评价标准——NCAP

1.5.3我国的新车被动安全评价方法

1.6课题来源及本论文主要研究工作

1.6.1课题来源

1.6.2主要研究内容

1.7本章小结

第2章汽车碰撞仿真有限元基本理论和方法

2.1基本理论

2.1.1变形过程中质点的空间描述

2.1.2空间有限元离散

2.1.3碰撞过程中的非线性特性

2.1.4沙漏控制

2.2接触一碰撞界面算法

2.3软件介绍

2.3.1 HyperWorks软件介绍

2.3.2 PamCrash软件介绍

2.4本章小结

第3章汽车车架有限元模型的建立与刚度分析

3.1车辆有限元建模方法

3.2几何模型的简化与建立

3.2.1几何模型简化标准

3.2.2几何模型的转换与导入

3.2.3几何模型的抽取中面

3.3有限元模型的建立

3.3.1高质量网格的的研究

3.3.2孔特征高质量网格画法

3.3.3连接定义

3.3.4材料模型的建立

3.3.5完整的车架有限元模型

3.4车架扭转工况下和弯曲工况下的刚度CAE分析

3.4.1扭转工况下载荷约束分布

3.4.2扭转工况下的刚度CAE分析结果

3.4.3弯曲工况下载荷约束分布

3.4.4弯曲工况下的刚度CAE分析结果

3.5本章小结

第4章车辆在碰撞载荷下的CAE分析

4.1整车网格模型的建立

4.1.1动力总成网格模型

4.1.2轮胎模型及悬架模型的建立

4.1.3车身网格模型的建立

4.2车辆碰撞有限元仿真过程参数设置与控制

4.2.1车辆的碰撞速度与方向

4.2.2碰撞中的接触

4.2.3沙漏模式的控制

4.2.4时间步长控制

4.3整车碰撞有限元模型

4.4车辆40％偏置碰撞计算机仿真结果分析

4.4.1汽车碰撞安全性加速度评价指标

4.4.2 40％偏置正面碰撞计算机仿真结果分析

4.5本章小结

第5章车架碰撞安全性改进设计

5.1车辆的理想碰撞标准

5.2吸能设计优化法

5.3陆风X6越野车车架吸能优化改进

5.4车架改进前后偏置碰撞计算机仿真结果对比

5.4.1改进前后车架偏置碰撞计算机仿真结果对比

5.4.2改进前后整车偏置碰撞计算机仿真结果对比

5.5本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的科研成果