安全,節(jié)能和環(huán)保一直是汽車工業(yè)發(fā)展中的重要主題。汽車安全性作為與汽車使用者自身生命財產最直接相關的指標,在消費者心目中占有舉足輕重的地位。汽車碰撞安全中的正面碰撞、側面碰撞和后側碰撞碰及其乘員保護經過多年的研究和發(fā)展,已經形成了多個完善的評價機制,極大地降低了交通事故的死亡率和經濟損失。而汽車翻滾事故是發(fā)生率相比上述三種類型事故較小的一種交通事故類型。雖然翻滾事故發(fā)生率在所有交通事故類型中占比較小,但是死亡率卻非常高。在我國,由于翻滾事故沒有完善和成熟的評價機制,相關的研究也相對較少,隨著正面碰撞和側面碰撞事故發(fā)生率的一直減小,翻滾事故的發(fā)生率也出現(xiàn)了上升的勢頭,因此汽車的翻滾安全性在汽車被動安全研究將變得越來越重要。相比正面碰撞和側面碰撞,汽車翻滾事故過程持續(xù)時間更長且更為復雜,導致翻滾事故的研究難度較大。翻滾事故持續(xù)時間多在3000ms左右,利用基于LS-Dyna的非線性大變形有限元仿真模型的計算時間過長。一個完整的有限元整車翻滾模型使用高性能計算服務器完成一次計算至少需要3天以上,計算效率極低,給研究帶來了極大的不便,特別是對于翻滾過程乘員運動和損傷相關的研究。車身結構變形在有限元計算過程中耗費計算時間較多,而大多數(shù)車身結構在整車翻滾過程中并未變形或變形對于乘員損傷并沒有明顯影響。因此,可利用整車有限模型進行參數(shù)輸入,運用MADYMO軟件對有限元模型參數(shù)進行簡化處理,保證模型的翻滾姿態(tài)正確的基礎上進行乘員運動特性和損傷的研究。論文將塑性鉸理論應用于翻滾多剛體模型,利用MADYMO建立了某車型的精細多剛體模型,有效保證了翻滾模型的精度,且相比于有限元整車翻滾模型,計算時間可以減少20倍以上。對該車型根據FMVSS 208法規(guī)進行平臺翻車試驗,仿真模型與試驗實車在翻滾響應上顯示了較高的吻合度。為了驗證模型的適應性,將仿真模型依據螺旋翻滾試驗標準進行改造并進行仿真,后續(xù)進行的螺旋翻滾試驗表明,模型適用性良好,具有較高的應用價值。利用已驗證模型對翻滾過程中的假人動態(tài)響應和損傷進行了分析,運用回歸分析法研究了車輛主要參數(shù)與翻滾中主駕駛頸部損傷的關系。結果表明,主駕駛頸部損傷與車輛軸距改變量呈正相關關系。上述利用多剛體方法建立的車輛翻滾模型,能夠大幅度提升汽車翻滾研究特別是翻滾過程乘員損傷研究的效率,有利于快速確定翻滾過程的乘員運動情況和損傷影響因素,并且根據分析結果進行相應的乘員保護措施和產品的開發(fā)。上述研究內容對汽車翻滾安全性的研究極具參考價值,對車輛翻滾安全性能的提升具有實踐價值,有助于整車企業(yè)開發(fā)出更加安全的汽車。提出了一種專用于汽車翻滾的新型車頂安全氣囊結構,相比現(xiàn)有的車頂氣囊形式,此新型結構安全氣囊改進了若干不足之處,使氣囊的展開對乘員更加安全,保護能力更加持久。
【學位單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U467.14
【部分圖文】：

的碰撞安全性、乘員約束系統(tǒng)性能以及乘員損適用來研究車輛碰撞工況下乘員運動相應和損傷計參數(shù)對乘員運動和損傷的影響， 比如車輛座椅另外，MADYMO 也經常被用于其它一些交通工飛機、摩托車等[27]。MADYMO 的一大特點是可效地結合進行分析，在混合模型中，多體系統(tǒng)部鏈的受力情況，有限元部分則適用于研究碰撞結構在建模時有比較大的自由度，可以只建立有限元以建立兩者的混合模型，軟件中有專門用于二者與多體系統(tǒng)簡介有多種坐標系都可以表征空間的概念，多體系統(tǒng)系有：笛卡爾坐標系，鉸鏈坐標系以及自然坐標體系統(tǒng)的作用和復雜程度。對于模擬車體在碰撞動關系，可以選擇笛卡爾坐標系進行系統(tǒng)運動關

定義對于建立多剛體模型十分重要。鉸鏈根據其是否可以運動分為運鉸，運動鉸根據其不同方向上的自由度又可以分為：滑移鉸（Transla鉸（Revolute）、圓柱鉸（Cylindrical）、萬向鉸（Universal）、球鉸（Sp面鉸（Planar）等。固定鉸雖然是鉸鏈的一種，但是其自由度為 0，因接的兩個剛體相對位置固定，處于鎖死狀態(tài)。用于整車碰撞的多體系統(tǒng)實際上不但可以包含多剛體結構，MADYM以將多剛體系統(tǒng)和有限元結構相互融合為一個混合系統(tǒng)。在整車碰撞系統(tǒng)可以包含以下內容：具有轉動慣量、質量、質心位置和形狀的體、位置、方向和連接父子體的鉸；具有網格、材料、厚度和積分方式構；初始邊界條件和接觸。.3 多體系統(tǒng)結構參考空間是多體系統(tǒng)運動時的參考基準，因此每個多體系統(tǒng)都應該至通過運動鉸連接到參考空間上去，或者應該定義其中一個體相對于參動時間函數(shù)來確定多體系統(tǒng)的運動情況。

基于汽車翻滾安全的多剛體仿真方法研究包含了鉸鏈連接的多體系統(tǒng)（圖 2.2）。兩個沒有運動鉸連接的多體系統(tǒng)稱的多體系統(tǒng)。多體系統(tǒng)內剛體的相互連接關系可以在輸入文件中進行初始動鉸可對多個體進行連接，運動鉸也決定著多體系統(tǒng)結構形式的特點[28]。多個體所組成的系統(tǒng)被稱為多體系統(tǒng)，系統(tǒng)中通過一個運動鉸將相鄰的兩接起來。在多體系統(tǒng)中，如果從多體系統(tǒng)中任意一個體 i 到另一個任意體路徑假如是唯一的，那么此多體系統(tǒng)稱為樹狀多體系統(tǒng) (圖 2.3（a）) ，線稱為體 i 到體 j 的路徑。如果任意的兩個體之間有存在另外一條連通那么這兩個路徑之間的體形成了閉環(huán) (圖 2.3（b）) 。MADYMO 軟件可成樹狀或閉環(huán)多體系統(tǒng)的運動方程。在閉環(huán)系統(tǒng)中去掉封一個運動鉸，多系統(tǒng)就會變成一個樹狀的拓撲結構系統(tǒng)，去掉的鉸稱為“閉環(huán)”鉸。
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本文編號：2862288