基于有限元法货车后下部防护装置的研究

论文摘要

随着汽车保有量的增长和公路等级的不断提高,汽车碰撞事故越来越多,其中追尾相撞是发生频率较高的事故。在追尾事故中,小轿车追尾大货车的事故属于多发性事故。具有良好阻挡作用和缓冲吸能效果的货车后下部防护装置能有效保护追尾车辆,防止小车发生钻入碰撞,提高车辆间的碰撞相容性,对保持高速公路交通的顺畅、减少恶性追尾事故的发生起到积极的促进作用。因此,货车后下部防护装置的改进设计与研究,对提高货车的被动安全性,改善道路交通安全有着非常重要的意义。本文以福田某款车型尺寸参数为基准,参照GB11567.2-2001规定的技术要求,确定后下部防护装置的相关尺寸,利用有限元软件建立货车后下部防护装置与移动壁障的简化有限元模型。选择矩形钢结构后下部防护装置作为研究对象,经结构分析选定钢管壁厚、长宽比与斜撑倾角作为试验因素,进行三因素三水平正交试验,对仿真试验结果进行正交分析,找出各因素对评价指标的影响排列次序。利用数据处理系统对正交试验结果进行回归分析,建立各评价的指标的回归模型,并对回归模型进行优化。针对防护装置典型结构变形过程中存在的问题,从诱导弯曲变形、渐进吸能方式、最大位移限制、材料与结构分析等方面入手改进典型装置结构,以达到提高缓冲吸能效果的目的。选定横梁截面形状、钢管壁厚、长宽比与倾角等作为试验因素,进行七因素三水平正交试验,对试验结果进行正交分析,找出各因素对评价指标的影响排列次序。同时进行回归分析,建立各评价指标的回归模型,对回归模型进行优化求解。通过分析比较改进结构与典型结构碰撞吸能效果,验证改进结构的可行性。本论文针对典型结构与改进结构建立的回归模型,为今后的研究提供了参考依据。且此种改进装置结构简单,加工容易,易于推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 课题研究背景与意义
• 2 货车后下部防护装置防护性能概述及其研究方法
• 2.1 货车后下部防护装置防护性能概述
• 2.2 后下部防护装置的研究方法
• 3 货车后下部防护装置的研究现状及不足
• 3.1 国外研究现状
• 3.2 国内研究现状
• 3.3 存在的不足
• 4 课题主要研究内容
• 第二章 汽车碰撞计算机仿真理论与方法
• 1 显示非线性有限元理论
• 1.1 基本力学模型与方程
• 1.2 控制方程
• 1.3 中心差分法
• 2 薄壳理论与单元
• 2.1 HL壳单元
• 2.2 BT壳单元
• 3 弹塑性材料的应力-应变关系
• 4 接触界面的处理方法
• 4.1 接触面搜寻
• 4.2 接触碰撞力的计算方法
• 5 本章小结
• 第三章 货车后下部防护装置典型结构碰撞仿真分析
• 1 后下部防护装置追尾碰撞试验介绍
• 2 后下部防护装置典型结构有限元模型建立方法
• 2.1 防护装置基本尺寸的确定
• 2.2 有限元模型的定义
• 3 后下部防护装置典型结构碰撞仿真分析
• 3.1 后下部防护装置典型结构研究
• 3.2 确定试验因素与水平
• 3.3 确定评价指标
• 3.4 正交试验分析
• 3.5 评价指标的多元线性回归与分析
• 3.6 模型优化分析
• 4 典型结构追尾碰撞过程分析
• 4.1 防护装置各构件应变曲线分析
• 4.2 防护装置各构件应力曲线分析
• 4.3 防护装置存在的问题
• 5 本章小结
• 第四章 后下部防护装置改进型结构研究与碰撞仿真分析
• 1 后下部防护装置改进型结构研究
• 1.1 诱导弯曲设计
• 1.2 三构件共点结构
• 1.3 基于最大位移限制
• 1.4 材料与结构分析
• 2 正交试验设计及分析
• 2.1 确定试验因素与水平
• 2.2 直观分析
• 3 评价指标的多元线性回归与分析
• 3.1 建立回归模型
• 3.2 回归模型诊断
• 4 模型优化分析
• 5 改进型结构可行性分析
• 5.1 评价指标数值对比
• 5.2 移动壁障最大减速度曲线对比
• 5.3 悬臂应力曲线比较
• 5.4 改进装置应变与应力曲线
• 6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 1 全文总结
• 2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介