汽車的碰撞分析
在汽車碰撞過程中，同一部位在不同碰撞衝擊中造成的損傷不同。例如，在一次汽車碰撞過程中，衝擊力以垂直和側向角度撞擊汽車的右前翼子板，衝擊合力可以分解為兩個分力，水平分力和側向分力。這兩個力都被汽車零件所吸收。
水平分力使汽車右前翼子板變形方向指向發動機罩中心，側向分力使汽車右前翼子板向後變形。這些分力的大小及對汽車造成的傷害與碰撞角度有關.水平分力通過水箱框架傳遞給左側縱樑，間接造成左側縱樑變形。
所以正確的受力分析對搞好車損評估，減少遺漏至關重要。
汽車安全性是現代汽車設計的基本出發點之一，1，為了提高汽車的安全性 ,人們採用了各種各樣的主動和被動全措施，但是車輛的碰撞是不可避免的 ,所以車輛本身的碰撞特性才是最終的安全效能決定因素,通過研究現有結構的碰撞動態特性 ,改進車輛結構 ,達到最佳的吸能,特性 ,從而提高車輛的安全性,目前 ,國內研究無論模擬還是實驗都以車架碰撞研究為主 ,但有其侷限性 ,因此開展整車碰撞特性研究具有重要的意義、研究中採用、大型非線性、有限元計算軟體ans ys/ ls – dyna 3d ,以某型小型客車為原型 ,重點考慮車架 、車身 、保險槓 ,以及發動機和車輪 ,把其他部分作為集中質量載入車架和車身上，通過計算得出了碰撞過程的位移量 、撞擊力 、加速度、能量吸收等量的時間歷程曲線 ,分析這些曲線即可對車輛的碰撞安全特性進行評估、通過觀察碰撞變形圖可以知道車輛各處的變形形式和變形結果 ,從而進行改進
圖一計算模型是以某型小型客車為原型建立的由於接觸和吸能的主要部件是車架、車身和保險槓 ,因此重點考慮以上 3 部分 ,附加發動機和車輪 ,把其他部分作為集中質量加在車架和車身及發動機上面通過 ans ys 的前處理軟體生成cad 模型 ,模型如圖 1 所示加入所需接觸條件 、約束條件和初始條件 ,並生成 ls - d yna3d 所需輸入條件整個模型共採用了4 種單元型別 ,4 種材料 , 劃分了 9 8 0 0 個單元 ,9 300 個節點，模型主要使用板殻單元，鑑於車身只吸收很小一部分能量 ,為節省計算量 ,車身後部使用梁單元簡化 1 參照美國聯邦機動車安全法規 fmvss 208 及國標 gb/ t 11551 —89 的要求 ,模擬該車以 48 . 3 km/ h 的初速度正面撞擊剛性牆 1 計算後以 ansys 的通用後處理軟體和時間歷程後處理軟體進行後處理 ,得出各時刻碰撞變形圖、應力圖等和碰撞過程的各種時間歷程曲線 1
2 計算結果及分析
模擬計算得到的變形序列圖如圖 21 圖中給出了各時刻的變形情況圖 3 給出了碰撞的時間歷程 :變形、速度 、加速度及吸能特性
碰撞引數
碰撞時間在 50 ms ,撞擊力有 85g，加速度在20 ms 時刻達到峰值後 ,大約到 50 ms 時刻迅速降至 01 據以前國內外公布的資料 ,達到碰撞安全標準的實驗中 ,一般的碰撞過程都在 80 ms 以上 ,碰撞峰值在 60 ms 之後出現 1 因此 ,可以說本實驗中的客車耐撞性較差 ,亟待改善 1 究其原因 ,國外的車輛碰撞研究已經有幾十年的歷史 ,在其設計階段已經融入了安全性設計思想 ,所以製造出來的汽車當然耐撞效能比較好 ;而國內的研究才剛起步 ,更不要說在實際中的應用 ,鑑於我國製造業長期使用大安全係數的強度設計準則 ,因此該車從部件到整車剛度明顯偏大 ,造成其碰撞安全效能不好從質心位移曲線可以看到 ,整體位移只有 30 cm可以說變形很小 ,說明該車整體剛度太大 ,需要削弱碰撞時間非常短暫 ,大大超過了人的反應速度 ,人往往還沒有反應過來 ,碰撞就已經結束也就是說 ,在碰撞過程中 ,是不可能靠人自己採取措施保護自己的 ,必須從主動安全和被動安全兩個方面考慮 ,提供保護措施,撞擊力是車重的 85倍 ,遠大於地面力,因此 ,在碰撞過程中地面力是可以完全忽略不計的,撞擊力達到零以後 ,一般所說的碰撞過程就算結束,碰撞時間是如此短 , 撞擊力是如此大 ,這種情況對於乘員是十分危險的因此 ,該車結構必須大做改動才可能達到汽車安全標準
變形特性
最大位移 30 cm , 這比起國內外公布的資料70～80 cm 甚至超過 1 00 cm ,變形實在太小試驗用車與文獻[ 5 ]中的車為同一車型 ,文獻中的車架碰撞位移為 54 cm ,加速度為 62g圖 4a 是整車中抽取的車架變形圖 ,圖 4b 是文獻 [ 5 ]中的車架變形圖 1兩圖相比 ,變形相差較大 ,可見部件碰撞與整車碰撞結果可能相差很遠 ,受撞部件的塌陷模式和對碰撞能量的吸收都有很大區別,並不能互相代替然而 ,如文獻 [ 6 ]所指出 ,兩種情況下的趨勢是相同的 ,兩種研究可以並行不悖因此 ,可以採用對關鍵部件單獨優化的方法減少成本 ,這對於我國的汽車製造業尤其適用
質心和最後橫樑的位移曲線完全重合在一起 ,說明變形主要集中接觸區周圍 ,吸能變形主要在車體前部 ,後部基本不吸能變形這是符合實際的 。所以 ,碰撞安全設計時應該重點放在汽車前部。
在碰撞過程中 ,保險槓及其連線部分一開始就被完全壓潰 ,沒有吸收多少能量 ,未起到緩衝作用 ,這也真實地反映了國產車的保險槓吸能效能較差由於連線的壓潰 , 使得能量未能在前20 ms 傳到車架上 , 因此建議連線處加裝具有緩衝吸能功能的裝置。
車身前圍產生大變形 ,橫樑被壓潰 ,前 20 m s即峰值出現之前的能量大都被前圍所吸收車架在2 0 ms之後才開始吸能變形 , 而此時碰撞能量已經損失了一半多 ,因此 ,車圖二整車變形圖形
圖三時間歷程曲線
圖四前立柱變形圖
a碰撞前 b碰撞後
架在整個碰撞過程中。吸能不是很多 ,這種吸能方式是不理想的因此應當削弱前圍剛度 ,使車架早一點參與碰撞 ,使車架吸收多一些的碰撞能量圖 5 為碰撞前後前立柱變形圖 1 圖 6 為碰撞前後乘客門前立柱變形圖及其上端和中部的相對位移曲線。兩根前立柱和前圍橫樑連線處太脆弱 ,碰撞後折斷 ,使得前圍全部慣到碰撞接觸面 1 車身側圍縱樑剛度太大 ,變形很小 ,當車身中下部碰撞 ,車頂向前慣性移動時 ,乘客門產生了較大變形 ,它的前立柱有 37 cm 縱向彎折達不到安全法規的要求。
汽車碰撞損傷的型別及評估
機電畢業設計
目錄摘要2第一章系統的結構及功能介紹3 1.1系統的工作原理概述3 1.2系統的特點和使用3 1.2.1系統的特點3 1.2.2使用說明3 第二章硬體系統的設計5 2.1 訊號編譯碼功能的實現和電路6 2.1.1 訊號編碼的實現8 2.1.2 訊號解碼的電路9 2.2 訊號發射頻和接受頻的處理11 ...
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