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文檔簡介
1、汽車碰撞安全性設(shè)計(jì)交通事故 是由人和車參與的,在道路上發(fā)生的造成人身傷亡、財(cái)物損失的意外情況。特性:具有突發(fā)性、涉及面廣、具有極強(qiáng)的社會(huì)性、具有頻發(fā)性 有限元法在汽車被動(dòng)安全研究領(lǐng)域中,模擬計(jì)算采用的方法主要是多剛體動(dòng)力學(xué)法和動(dòng)態(tài)大變形非 線性有限元法。動(dòng)態(tài)大變形非線性有限元法與傳統(tǒng)有限元法的區(qū)別在于考慮到了結(jié)構(gòu)的幾何非線性和材料 非線性,且不局限于小變形系統(tǒng),因此十分適合處理碰撞接觸問題。電測(cè)量系統(tǒng)一般包括傳感器、測(cè)量電路、放大器、指示器、記錄儀和數(shù)據(jù)處理儀器等幾部分 碰撞試驗(yàn)對(duì)所使用的各種傳感器的量程范圍和耐沖擊特性有較高要求。碰撞試驗(yàn)對(duì)假人的要求:1) 尺寸、質(zhì)量分布、關(guān)節(jié)活動(dòng)、胸部等各
2、部分在受載荷時(shí)的變形特性應(yīng)與人體很相似;2) 應(yīng)能對(duì)人體相對(duì)應(yīng)的各部分的加速度、負(fù)荷等參量進(jìn)行測(cè)定;3) 個(gè)體間的差異小,反復(fù)再現(xiàn)性好,并且具有良好的耐久性; 為什么要對(duì)假人進(jìn)行標(biāo)定?要求假人各方面應(yīng)與所規(guī)定的性能指標(biāo)一致。假人在最初的投入使用以及使用過一段時(shí)間以后,為了驗(yàn)證其各部位是否還具有逼真的仿 生學(xué)特性,是否符合法規(guī)試驗(yàn)的要求,是否能繼續(xù)應(yīng)用于試驗(yàn),必須對(duì)假人進(jìn)行標(biāo)定。車身抗撞性設(shè)計(jì)要求1. 正面碰撞1) 確保乘員生存空間,減小乘員艙變形和對(duì)乘員艙的侵入2) 減小車身減速度3) 碰撞過程中車門不能打開。碰撞后可以不使用工具打開車門2. 側(cè)面碰撞抗側(cè)面碰撞設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以減小乘員艙侵入、維持乘
3、員生存空間為重點(diǎn)1) 減小側(cè)圍結(jié)構(gòu)對(duì)乘員艙的侵入量,防止侵入量過大時(shí)對(duì)乘員的擠壓傷害2) 減小側(cè)圍結(jié)構(gòu)對(duì)乘員艙的侵入速度,特別是與乘員接觸時(shí)車門速度,減輕對(duì)乘員的撞擊力3) 碰撞過程中車門不能打開。碰撞后可以不使用工具打開非碰撞側(cè)的車門3. 后面碰撞1) 減小乘員艙變形。通常用后排座位R點(diǎn)的前移量來衡量2) 減小碰撞中車身的減速度,減輕乘員的鞭梢性傷害3) 在碰撞中維持油箱的存放空間,減小對(duì)油箱、油路擠壓4滾翻1) 減小乘員艙的變形量,特別是車頂?shù)淖冃?) 要求碰撞過程中車門不能打開。碰撞后可以不使用工具打開車門5. 低速碰撞主要避免汽車重要部件的損壞,減少因撞車帶來的維修費(fèi)用要求設(shè)置低速碰撞
4、吸能區(qū),使低速碰撞車輛的動(dòng)能主要通過低速碰撞吸能區(qū)的變形被吸收,并盡量不使低速碰撞吸能區(qū)后部的車身主要結(jié)構(gòu)發(fā)生永久變形6. 行人保護(hù)撞行人時(shí),汽車對(duì)行人的傷害一般包括 一次碰撞時(shí)由保險(xiǎn)杠、前散熱器罩和發(fā)動(dòng)機(jī)罩前端等產(chǎn)生的下肢傷害 行人與發(fā)動(dòng)機(jī)罩、擋風(fēng)玻璃等二次碰撞時(shí)的頭部傷害 受撞擊后的行人與路面三次碰撞產(chǎn)生的傷害1) 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將相關(guān)部位的剛度設(shè)計(jì)得軟一些,以緩沖對(duì)人體的撞擊2) 在行人保護(hù)措施中,應(yīng)防止車外凸岀物對(duì)行人的傷害 車身抗撞性分析方法的發(fā)展1) 上世紀(jì)60年代末以前,汽車對(duì)障礙物的碰撞試驗(yàn)是評(píng)價(jià)汽車抗撞性唯一可用的方法缺點(diǎn)是研發(fā)周期長、成本高,并且無法在汽車重量和抗撞性方面
5、使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化2) 上世紀(jì)60年代以后,大量應(yīng)用汽車碰撞模擬技術(shù)通過數(shù)值模擬技術(shù)在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)最終設(shè)計(jì)的更有效控制,減小了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)常用的顯式非線性有限元軟件1) DYNA3D (LS-DYNA3D 禾口 0ASYS-DYNA3D )2) MSC/DYTRAN3) ESI/PAM-CRASH4) 軟件的核心都以美國 Lawrenee Livermore國家試驗(yàn)室在上個(gè)世紀(jì)70年代開發(fā)的DYNA公開版的理論為基礎(chǔ)碰撞模擬在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分為三個(gè)階段1) 概念開發(fā)階段2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段3) 結(jié)構(gòu)確認(rèn)階段車身模型的建立1) 幾何模型的簡化2) 零件有限元模型的建立3)
6、 各零件有限元網(wǎng)格的裝配4) 各零件材料特性和厚度的給定5) 點(diǎn)焊聯(lián)接的模擬其它部分模型的建立1) 剛硬結(jié)構(gòu)的模擬 剛體用來模擬結(jié)構(gòu)中不變形的部分 模擬發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和離合器等2) 桿形結(jié)構(gòu)的模擬 桿形結(jié)構(gòu),根據(jù)它們?cè)谂鲎仓械谋憩F(xiàn),采用不同的模擬方式 發(fā)生嚴(yán)重塑性變形:用實(shí)體單元模擬 沒有發(fā)生塑性變形或塑性變形很微小:用梁單元模擬 不變形:用一個(gè)或多個(gè)梁單元模擬3) 機(jī)構(gòu)的模擬運(yùn)動(dòng)副模擬,采用梁單元,通過松弛節(jié)點(diǎn)自由度的方式模擬4) 輪胎彈性的模擬對(duì)于車輪布置靠前的車輛,輪胎通過其彈性變形參與吸能過程,并影響前端結(jié)構(gòu)的變形5) 慣性的調(diào)整 改變材料的密度 增加集中質(zhì)量 改變剛體的慣性屬性進(jìn)行整
7、車或部件的碰撞模擬的目的:是評(píng)價(jià)其抗撞性通常對(duì)碰撞模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行的分析包括有1) 能量分析2) 力分析3) 變形分析4) 剛度分析5) 應(yīng)力分析6) 減速度分析7) 速度分析8) 碰撞時(shí)序分析等車身抗撞性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1 車身結(jié)構(gòu)剛度組織1) 合理組織結(jié)構(gòu)的吸能2) 合理組織碰撞載荷的傳遞: 減小乘員艙的變形或?qū)Τ藛T艙的侵入 為吸能結(jié)構(gòu)提供牢固、穩(wěn)定的支撐,保證吸能元件吸能能力的實(shí)現(xiàn) 使承載能力強(qiáng)的元件分擔(dān)多的載荷,承載能力弱的元件分擔(dān)少量的載荷 使盡可能多的結(jié)構(gòu)元件參與載荷的傳遞,以提高材料的使用效率2 車身結(jié)構(gòu)剛性設(shè)計(jì) 目的是減小乘員艙在各種碰撞形式中的變形,保證乘員的生存空間 梁形結(jié)構(gòu)
8、和接頭的設(shè)計(jì),在滿足重量約束條件下,達(dá)到剛度組織中對(duì)部件剛度的要求使乘員 艙的剛度滿足要求3.車身結(jié)構(gòu)吸能設(shè)計(jì)在正面和后面碰撞中,允許通過車身前部或后部結(jié)構(gòu)的變形緩沖撞擊,減小碰撞過程中車身 的減速度如何在車身前部或后部結(jié)構(gòu)允許變形區(qū)有限的情況下很好的完成這一任務(wù),就是車身結(jié)構(gòu)吸 能設(shè)計(jì)要完成的工作車身前部結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)(1) 吸能的組織(2) 吸能的管理(3) 碰撞吸能區(qū)將車身前部結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)區(qū)1) 低速碰撞和行人保護(hù)區(qū)2) 相容吸能區(qū)在此布置主要吸能結(jié)構(gòu)FF形式,發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的動(dòng)力總成支撐在副車架上 動(dòng)力總成質(zhì)量大、剛度大,受到撞擊后基本不變形。受撞后,會(huì)隨著支撐的變形向后運(yùn)動(dòng),撞擊前圍板,
9、 造成對(duì)乘員艙的侵入,嚴(yán)重時(shí)會(huì)擠傷乘員。因此, 相容吸能區(qū)常布置在這些剛硬的結(jié)構(gòu)之前3) 乘員艙保護(hù)區(qū)是吸能結(jié)構(gòu)與乘員艙之間的結(jié)構(gòu)這部分結(jié)構(gòu)在前圍板和前地板處伸到乘員艙之下圖像運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)圖像運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)是對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)用圖像處理的方法進(jìn)行解析, 態(tài)攝影測(cè)量。實(shí)現(xiàn)定性分析和定量的動(dòng)I 變形即.離圖像運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)由圖像采集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)兩部分組成。碰撞過程如何做分析?試驗(yàn)數(shù)字化圖像采集存儲(chǔ)序列閤橡力析由圖像采集過程中得到的一系列圖像稱為序列圖像。三個(gè)方面的工作要做1. 數(shù)字化序列圖像在計(jì)算機(jī)中的連續(xù)重播2. 任意目標(biāo)的標(biāo)識(shí)與跟蹤3. 自動(dòng)分析已標(biāo)識(shí)目標(biāo)的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù),方便而直觀顯示這些運(yùn)動(dòng)
10、狀態(tài)參數(shù)。計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE )主要優(yōu)點(diǎn):1) 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就可以模擬分析:發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而縮短開發(fā)周期,降低研制費(fèi)用;2) 由于每輛汽車和每個(gè)零部件都不完全相同,因此,一些關(guān)鍵性的差別如零件鑄造時(shí)的缺陷都會(huì)影響到試驗(yàn)的結(jié)果,而在計(jì)算機(jī)上建模就不存在這樣的問題。3) 汽車結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,即使采用三維高速攝像手段,也很難得到汽車內(nèi)部關(guān)鍵部件的應(yīng)力變 形情況,而數(shù)值模擬則可以很方便地得到任意零部件的盈利變形情況,從而為汽車結(jié)構(gòu)碰 撞安全性的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供非常重要的分析依據(jù)。有限元分析建立有限元模型時(shí),選擇單元類型主要考慮結(jié)構(gòu)的幾何形狀、分析要求、加載條件和計(jì)算時(shí)間等商用非線性有限元軟件中單
11、元類型繁多,基本和常用的單元主要有梁單元、薄殼單元、體單元、彈簧阻尼單元等并行計(jì)算并行計(jì)算是指在硬件方面依托并行環(huán)境,在軟件方面采用并行算法所進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算工作。對(duì)于并行計(jì)算系統(tǒng)給定的應(yīng)用問題,在節(jié)點(diǎn)數(shù)一定的條件下,則由一下三個(gè)方面的因素來決定并行處理的速度:1) 應(yīng)用問題求解的算法2) 處理節(jié)點(diǎn)軟硬件的速度3) 通信性能(影響因素:底層互聯(lián)設(shè)備、底層通信軟件、并行計(jì)算環(huán)境)說明:以上為根據(jù)老師劃得重點(diǎn)自己總結(jié)的。(不是很完全,自己對(duì)照重點(diǎn)來看)下面那頁是自己補(bǔ)充的。協(xié)議本重點(diǎn)最終解釋權(quán)歸程某某所有如造成掛科慘劇,本人概不負(fù)責(zé)下載之后,該協(xié)議默認(rèn)生效多剛體動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)是動(dòng)力學(xué)問題的基礎(chǔ),1)表
12、達(dá)剛體空間位置和運(yùn)動(dòng)的廣義坐標(biāo)。2)剛體的絕對(duì)速度。3 )剛體上任一點(diǎn)的絕對(duì)速度。4)剛體的絕對(duì)速度與相對(duì)角速度的關(guān)系。5)剛體的動(dòng)量、動(dòng)量矩及動(dòng)能。多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理和計(jì)算方法1)多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本原理,牛頓第二定律,剛體的牛頓-歐拉方程,達(dá)朗伯原理,虛位移原理,虛功原理和高斯原理2)多剛體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算方法,羅伯森-維騰伯格方法,拉格朗日方法,凱恩方法,變分方法常用軟件 MVMA2D ,CAL3,MADYMO乘員傷害的原因1)生存空間喪失乘員艙外部結(jié)構(gòu)的侵入或乘員艙的變形,導(dǎo)致乘員生存空間的喪失,使乘員受到擠壓或撞擊2)二次碰撞碰撞中,乘員生存空間未喪失情況下, 乘員與汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)
13、的碰撞或被拋出車外被稱為二次碰撞,這也是造成碰撞中乘員傷害的一類主要原因措施座椅和安全帶對(duì)乘員的約束通過內(nèi)部吸能裝置3)碰撞后不能快速逃逸與被救援汽車發(fā)生碰撞事故后,若乘員不能及時(shí)逃逸或被救援,也會(huì)使傷害加重4)碰撞火災(zāi)碰撞后,如果燃油系統(tǒng)發(fā)生泄漏,就可能導(dǎo)致火災(zāi),這也會(huì)造成對(duì)乘員的傷害碰撞模擬結(jié)果的分析能量分析、力分析、變形分析、剛度特性分析、減速度分析、速度分析、碰撞時(shí)序分析安全氣囊電腦1)信號(hào)處理電路2)備用電源電路3)保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路主動(dòng)安全性:指在交通事故發(fā)生之前采取安全性措施,盡可能的避免交通事故的發(fā)生。被動(dòng)安全性:指在事故發(fā)生的時(shí)候,利用對(duì)車輛結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及被動(dòng)安全性裝置,盡可能減少駕駛員和車上乘員以及車外行人受到傷害的程度交通安全是指在1 交通活動(dòng)過程中,2 將人身傷亡或財(cái)產(chǎn)損失3.控制在可接受水平的狀態(tài)。交通安全是一門“ 5E”科學(xué):法規(guī) 工程 教育 環(huán)境 能源構(gòu)成交通事故的基本要素,以下 7個(gè)要素,缺一
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