| 【中文题名】 | 汽车碰撞过程的有限元数值模拟 |
| 【英文题名】 | Finite Element Numerical Simulation of Car Crash Process |
| 【学科专业】 | 机械设计及理论 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 汽车碰撞,有限元,数值模拟,计算机仿真,, |
| 【英关键词】 | car crash,finite element,numerical simulation,computer simulation, |
| 【分类导航】 | 交通运输>公路运输>汽车工程>汽车试验>整车试验>安全、冲撞、破坏试验 |
| 【论文摘要】 |
随着汽车保有量的增长，道路交通事故已经成为世界性的一大社会难题。每年有大量的人口因交通事故死亡，交通事故给人们的生命和财产带来了严重的灾难。交通事故带来的损失日益剧增，研究汽车的碰撞安全性能，提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题。目前世界各主要汽车生产国都制定了严格的碰撞安全法规，要求汽车生产和开发都必须通过严格的标准。
本文分析国内外汽车碰撞计算机模拟的发展情况，得出计算机模拟分析具有费用低、周期低短、可重复性等优点。文中详细介绍了动态显示非线性有限元基本理论，涉及的内容包括有限元求解控制方程、壳单元、时间积分与时步长控制、沙漏控制、接触碰撞界面算法等。
本文在HYPERMESH和FEMB中建立了汽车有限元模型并在其中对以下五种情况施加边界条件和求解控制条件。
(1)首先对汽车以50km／h的速度碰撞刚性墙，对整车进行了应力分析、变形分析、加速度分析和能量分析，同时也对重要吸能部件进行了应力分析、变形分析和能量分析。纵梁在碰撞过程中发生了折叠式变形，吸收了碰撞时产生的能量，碰撞时的平均加速度约为25g。
(2)汽车与柱子碰撞，汽车前部结构变形与实车碰撞结果一致... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-11 |
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第1章 绪论 |
11-22 |
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1.1 课题的研究背景及意义 |
11-13 |
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1.1.1 课题的研究背景 |
11-12 |
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1.1.2 课题的研究的意义 |
12-13 |
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1.2 国内外研究现状 |
13-17 |
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1.2.1 国外研究现状 |
13-15 |
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1.2.2 国内研究现状 |
15-17 |
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1.3 汽车碰撞研究的方法 |
17-19 |
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1.3.1 试验法 |
17 |
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1.3.2 计算机仿真方法 |
17-19 |
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1.4 国内外汽车安全技术法规 |
19-20 |
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1.5 本课题主要研究内容 |
20-22 |
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第2章 动态显式非线性有限元数值模拟的基本理论 |
22-41 |
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2.1 显式有限元的发展历史 |
22-23 |
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2.2 有限元分析方法 |
23-24 |
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2.3 动态显式解法基础 |
24-28 |
|
2.3.1 运动方程 |
24-25 |
|
2.3.2 动量守恒方程 |
25 |
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2.3.3 质量守恒方程 |
25-26 |
|
2.3.4 能量守恒方程 |
26-28 |
|
2.4 四节点BT壳单元 |
28-34 |
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2.4.1 随动坐标系 |
28-30 |
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2.4.2 应变速率和位移的关系 |
30-33 |
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2.4.3 应力合成和节点力 |
33-34 |
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2.5 时间积分与时步长控制 |
34-35 |
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2.6 沙漏控制 |
35-36 |
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2.7 接触碰撞界面算法 |
36-40 |
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2.8 本章小结 |
40-41 |
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第3章 计算机模拟中汽车有限元模型的建立 |
41-50 |
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3.1 引言 |
41 |
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3.2 汽车有限元模型的建模平台 |
41-43 |
|
3.3 汽车有限元模型的建模方法 |
43-44 |
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3.4 汽车有限元模型的建立 |
44-49 |
|
3.5 本章小结 |
49-50 |
|
第4章 汽车正面碰撞 |
50-69 |
|
4.1 引言 |
50-51 |
|
4.2 汽车与刚性墙正面碰撞 |
51-61 |
|
4.2.1 边界条件和求解控制条件 |
51-52 |
|
4.2.2 汽车正面碰撞刚性墙应力分析 |
52-54 |
|
4.2.3 汽车正面碰撞刚性墙结构变形 |
54-56 |
|
4.2.4 汽车正面碰撞刚性墙加速度分析 |
56-59 |
|
4.2.5 汽车正面碰撞刚性墙能量变化 |
59-61 |
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4.3 汽车与柱子正面碰撞 |
61-64 |
|
4.3.1 汽车正面碰撞柱子结构变形 |
62-63 |
|
4.3.2 汽车正面碰撞柱子加速度 |
63-64 |
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4.4 两车正面碰撞 |
64-67 |
|
4.4.1 两车正面碰撞结构变形 |
64-65 |
|
4.4.2 两车正面碰撞加速度 |
65-66 |
|
4.4.3 两车正面碰撞能量分析 |
66-67 |
|
4.5 本章小结 |
67-69 |
|
第5章 汽车侧面碰撞与追尾 |
69-75 |
|
5.1 汽车侧面碰撞 |
69-72 |
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5.1.1 汽车侧面碰撞结构变形 |
70-72 |
|
5.1.2 汽车侧面碰撞加速度分析 |
72 |
|
5.2 汽车追尾 |
72-74 |
|
5.2.1 汽车追尾碰撞结构变形 |
73 |
|
5.2.2 汽车追尾碰撞加速度分析 |
73-74 |
|
5.3 本章小结 |
74-75 |
|
结论 |
75-77 |
|
参考文献 |
77-81 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
81-82 |
|
致谢 |
82 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.110749 |
