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《清华大学》 2006年
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基于乘员保护的汽车正面碰撞结构设计与变形控制研究

王大志  
【摘要】: 汽车正面碰撞乘员保护是汽车碰撞安全的基本研究方向。本文分析、总结了平头轻客、微客和轿车车型正面碰撞车辆加速度变化对乘员响应的影响,建立了车辆-乘员正面碰撞模型。模型从非线性的汽车碰撞过程中提取碰撞加速度放大因子、加速度时间历程、乘员约束系统刚度和乘员约束系统间隙这四个关键参数来描述碰撞过程,具有明确的物理意义。通过模型的参数分析,提出了车辆碰撞加速度与约束系统的匹配方法,设计了汽车正面碰撞设计、改进的流程,为汽车正面碰撞安全设计与改进提供了有效的指导。 汽车前纵梁在碰撞中发生稳定的褶皱变形,是实现碰撞加速度设计目标的保证。本文采用模拟计算与试验验证相结合的方法,分析了方截面薄壁梁的抗弯设计方法和变形引导结构的特性,设计了具有较强吸能和抗弯能力的约束引导梁,作为汽车碰撞的主要变形吸能结构,能够适应更大倾角的斜向碰撞并有助于减轻汽车重量。 为保证乘员空间完整性和碰撞加速度设计目标的实现,在主要碰撞承载结构变形控制的基础上,系统地提出了汽车正面结构的设计和变形控制方法。对车辆最大变形量、结构变形模式、变形次序以及结构有效性进行全面控制。 采用本文的研究技术,改进了福田海狮、金杯海狮、昌河铃木系列多种车型的正面碰撞安全性,使它们通过了我国正面碰撞安全法规。论文研究应用的项目提高了汽车安全设计的自主开发能力,获得2003年汽车工业科技进步二等奖和2005年教育部推荐国家科技进步二等奖。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U491.62

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 武和全;胡宏伟;辛勇;;薄壁梁诱导槽结构抗撞性优化设计及应用[J];公路交通科技;2011年01期
2 田晟;黄向东;杨蔓;陈金华;;基于拟合波型的正面碰撞胸部减速度比较计算[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年01期
3 邓召文;高伟;;基于虚拟试验的汽车40%偏置碰撞抗撞性分析[J];湖北汽车工业学院学报;2008年04期
4 武和全;杨家兴;辛勇;;基于响应面法的S型薄壁梁抗撞性优化设计[J];机械科学与技术;2010年09期
5 赵华;吴英龙;王萌;;汽车碰撞仿真研究进展[J];哈尔滨理工大学学报;2012年04期
6 王天利;初元博;;基于新旧GB7258的机动车主被动安全技术对比分析[J];辽宁工业大学学报(自然科学版);2013年04期
7 陆善彬;安月;方剑光;张君媛;;商用车吸能型前下部防护装置结构设计[J];汽车工程;2011年12期
8 王晓峰;王健;;轻型货车碰撞安全性改进设计[J];汽车技术;2008年07期
9 王晓峰;叶剑;;轻型载重汽车保险杠碰撞特性分析[J];汽车科技;2008年05期
10 王健;王晓峰;;轻型载重汽车正面碰撞仿真及结构改进[J];汽车科技;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 黄凤;钞永兴;陈伟刚;;基于LS-DYNA的全宽正面碰撞对标方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 王铮;王玉恒;杨俊萍;;轻型卡车驾驶室正面撞击强度分析验证[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 高立新;轿车集成开发中若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
2 司俊德;基于人体损伤的工程车辆翻车保护系统性能研究[D];吉林大学;2011年
3 刘丽亚;商用车驾驶室乘员安全性仿真分析与试验研究[D];吉林大学;2011年
4 刘维海;轿车正面碰撞被动安全性研究[D];吉林大学;2012年
5 柳艳杰;汽车低速碰撞吸能部件的抗撞性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 陈国栋;基于代理模型的多目标优化方法及其在车身设计中的应用[D];湖南大学;2012年
7 郝亮;基于代理模型的车身吸能结构抗撞性优化[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘乐丹;某乘用车正面碰撞波形优化及其方法研究[D];吉林大学;2011年
2 边鹏;营运客车追尾碰撞仿真及后部结构耐撞性研究[D];长安大学;2011年
3 王春磊;基于ZigBee的高速公路车辆防碰撞预警系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王猛;基于前纵梁结构分析的微型车耐撞性研究[D];上海交通大学;2012年
5 龙海靖;气囊约束系统匹配试验方法研究[D];吉林大学;2007年
6 王英琳;高速磁浮列车碰撞过程仿真[D];中南大学;2009年
7 周新宇;汽车正面碰撞及其薄壁构件吸能研究[D];东北大学;2008年
8 曾繁林;中低档轿车正面碰撞结构安全性仿真研究[D];重庆大学;2012年
9 姜亚洲;轿车侧面碰撞乘员舱分区刚度优化与匹配研究[D];重庆大学;2012年
10 张翼;某型商用车驾驶室抗撞性能分析研究[D];合肥工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王大志,孔凡忠,黄世霖,张金换;轻型客车正面碰撞车架吸能结构优化设计[J];公路交通科技;2004年02期
2 张金换,顾光;某轻型客车安全带的动态特性分析及改进[J];公路交通科技;2004年06期
3 朱西产,钟荣华;薄壁直梁件碰撞性能计算机仿真方法的研究[J];汽车工程;2000年02期
4 刘凤梧,黄世霖,张金换,龚剑,杜汇良,彭子荣,张正湘,陈旭农;微型客车针对正面碰撞法规的系统改进设计[J];汽车技术;2002年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张春基;凤仪;徐雅晨;汤靖婧;杨茜婷;;泡沫铝部分填充铝管的弯曲性能研究[J];兵器材料科学与工程;2010年02期
2 王笑;;基于二次回归正交设计法的薄壁吸能特性研究[J];北京汽车;2011年04期
3 徐雅晨;凤仪;汤靖婧;张春基;杨茜婷;;泡沫铝填充薄壁铝合金圆管轴向压缩性能的数值模拟[J];稀有金属材料与工程;2011年05期
4 赵广耀;樊新华;邸建卫;付东宇;;车辆碰撞计算机模拟分析与评价[J];东北大学学报(自然科学版);2008年07期
5 廖兴涛;张维刚;李青;钟志华;;响应表面法在薄壁构件耐撞性优化设计中的应用研究[J];工程设计学报;2006年05期
6 麦福荣;赵洪伦;;轨道车辆泡沫铝填充吸能元件的优化设计[J];城市轨道交通研究;2009年03期
7 王大志,孔凡忠,黄世霖,张金换;轻型客车正面碰撞车架吸能结构优化设计[J];公路交通科技;2004年02期
8 马迅;郝琪;周宗良;;汽车后防护装置的碰撞仿真分析[J];公路交通科技;2009年04期
9 李邦国;陈潇凯;林逸;;高速冲击下一种新型吸能部件的特性研究[J];公路交通科技;2009年12期
10 武和全;胡宏伟;辛勇;;薄壁梁诱导槽结构抗撞性优化设计及应用[J];公路交通科技;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 郝伟伟;董新龙;周刚毅;张胜林;;冲击载荷下薄壁组合矩形梁响应特性研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高立新;轿车集成开发中若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
2 李亦文;车身结构抗撞性问题的简化建模及优化方法研究[D];吉林大学;2011年
3 荆友录;货车与乘用车正面碰撞相容性的研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 朱跃;基于分层思想的复杂机械结构模型修正及确认技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 陈晓斌;基于现代设计方法和提高整车碰撞安全性的车身轻量化研究[D];吉林大学;2011年
6 刘丽亚;商用车驾驶室乘员安全性仿真分析与试验研究[D];吉林大学;2011年
7 王金轮;基于高强度钢板的车身结构设计关键理论与应用研究[D];华南理工大学;2011年
8 曹立波;汽车前碰撞安全性的试验与仿真技术研究[D];湖南大学;2002年
9 胡玉梅;汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究[D];重庆大学;2002年
10 张维刚;汽车碰撞安全性设计与改进技术[D];湖南大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈波;基于行人保护的汽车引擎罩改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陈士毅;某SUV正面碰撞中车架及吸能装置的改进研究[D];吉林大学;2011年
3 姜勇;某脊柱式龙骨全承载客车侧翻安全结构改进研究[D];吉林大学;2011年
4 刘洋;基于LS-DYNA的汽车正面碰撞计算机模拟仿真[D];西华大学;2011年
5 彭洪梅;汽车薄壁直梁件碰撞性能仿真及参数解析[D];大连理工大学;2011年
6 刘林华;汽车车架耐撞性分析及其结构优化设计研究[D];南昌大学;2011年
7 张翼峰;客车正面碰撞结构安全研究[D];重庆交通大学;2011年
8 颜捷;汽车梁结构碰撞吸能试验分析与有限元仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 周洋;发泡剂并用活化机理研究及其在天然橡胶发泡中的应用[D];上海交通大学;2011年
10 王可;面向用户的小批量中型客车正面碰撞安全性分析[D];南京航空航天大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宏雁,高卫民,贾宏波;轿车正面碰撞计算机数值模拟的分析[J];安全与环境学报;2001年05期
2 邬诚君;王宏雁;;基于虚拟碰撞试验分析燃料电池轿车车身结构的安全性[J];安全与环境学报;2006年01期
3 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
4 龙鑫林;张丙飞;佘龙华;;磁悬浮列车的涡流制动[J];兵工自动化;2007年09期
5 刘理,刘土光,张涛,李天匀;非均匀轴向冲击载荷作用圆柱壳的弹塑性动力屈曲[J];兵工学报;2002年04期
6 陈潇凯;李邦国;林逸;;改进响应面法在汽车正面抗撞性优化中的应用[J];北京理工大学学报;2009年12期
7 叶晓慧;潘佳梁;王红霞;刘双双;;基于动态贪婪算法的不可靠测试点选择[J];北京理工大学学报;2010年11期
8 陈昌明;伍腾飞;;某轿车前纵梁碰撞性能的仿真优化[J];北京汽车;2008年06期
9 杜子学;彭丽芳;;汽车侧面碰撞的计算机仿真分析[J];北京汽车;2009年01期
10 P.Mnich ,王渤洪;德国和日本磁悬浮高速铁路系统的现状和比较[J];变流技术与电力牵引;2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 周炜;张天侠;崔海涛;赵侃;;汽车追尾碰撞有限元仿真的研究[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李方义;区间非概率多目标优化设计方法及其在车身设计中的应用[D];湖南大学;2010年
2 李亦文;车身结构抗撞性问题的简化建模及优化方法研究[D];吉林大学;2011年
3 司俊德;基于人体损伤的工程车辆翻车保护系统性能研究[D];吉林大学;2011年
4 李恩颖;近似模型优化体系关键技术研究及应用[D];湖南大学;2009年
5 陈晓斌;基于现代设计方法和提高整车碰撞安全性的车身轻量化研究[D];吉林大学;2011年
6 刘丽亚;商用车驾驶室乘员安全性仿真分析与试验研究[D];吉林大学;2011年
7 柴毅;智能化汽车主动安全系统研究[D];重庆大学;2001年
8 曹立波;汽车前碰撞安全性的试验与仿真技术研究[D];湖南大学;2002年
9 胡玉梅;汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究[D];重庆大学;2002年
10 赵春发;磁悬浮车辆系统动力学研究[D];西南交通大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈士毅;某SUV正面碰撞中车架及吸能装置的改进研究[D];吉林大学;2011年
2 李强;基于响应面法的车门抗撞性优化设计[D];吉林大学;2011年
3 刘乐丹;某乘用车正面碰撞波形优化及其方法研究[D];吉林大学;2011年
4 周娜娜;轿车正面偏置碰撞抗撞性研究[D];重庆交通大学;2011年
5 张翼峰;客车正面碰撞结构安全研究[D];重庆交通大学;2011年
6 贾朋举;变截面薄板的冲压成形性能研究[D];重庆大学;2011年
7 张斌;低速碰撞中的保险杠吸能盒的结构优化[D];哈尔滨工程大学;2011年
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10 陈光武;高速公路追尾碰撞预防报警系统开发研究[D];长安大学;2000年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯樱;邓召文;马迅;高伟;;汽车40%偏置碰撞抗撞性改进设计[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2009年06期
2 孙传智;李爱群;缪长青;乔燕;;大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估[J];东南大学学报(自然科学版);2012年01期
3 罗玗琪;许平;谢卓君;;磁浮列车走行机构结构优化研究[J];城市轨道交通研究;2011年11期
4 乔燕;孙传智;;基于响应面法的大跨V形刚构桥参数识别研究[J];公路;2012年06期
5 崔凌岳;;基于优化神经网络模型的隧道变形预测研究[J];四川建筑科学研究;2014年01期
6 周俊杰;王亚飞;;基于Kriging模型的吸能盒诱导槽间距参数化优化[J];工业技术创新;2014年02期
7 高伟;黎权波;;基于LS-DYNA的汽车前纵梁碰撞性能仿真研究[J];湖北汽车工业学院学报;2010年02期
8 边鹏;袁显举;;营运客车追尾碰撞速度分析[J];绵阳师范学院学报;2012年02期
9 王善坡;万鑫铭;罗家元;李阳;;基于吸能分配的平头货车驾驶室耐撞性研究[J];农业机械学报;2012年08期
10 孙传智;李爱群;缪长青;黎少华;乔燕;;减震结构粘滞阻尼器参数优化分析[J];土木建筑与环境工程;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 向湘林;左孔天;;基于自适应响应面法的货车车架优化研究[A];第八届中国CAE工程分析技术年会暨2012全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2012年
2 李永卫;吴佳乐;;某右舵CDV车型40%偏置碰强度分析验证[A];自主创新、学术交流——第十届河南省汽车工程科学技术研讨会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 高立新;轿车集成开发中若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
2 林科;基于显式空间分解方法的可靠性设计优化研究[D];华中科技大学;2012年
3 柳艳杰;汽车低速碰撞吸能部件的抗撞性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 伍乾坤;侵彻关键参量的计算反求与影响规律分析[D];湖南大学;2011年
5 姚宗伟;铰接转向工程车辆侧倾稳定性研究[D];吉林大学;2013年
6 卢放;基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D];吉林大学;2014年
7 李学飞;铰接转向车辆侧倾失稳机理及主动防倾翻控制方法研究[D];吉林大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴胜利;公交大客车碰撞有限元分析与车身改进设计[D];重庆交通大学;2010年
2 冯魁;基于无线网络技术的高速公路驾驶员防撞决策系统的研究[D];吉林大学;2012年
3 张玉新;铰接式工程车辆倾翻稳定性与防倾翻预警策略研究[D];吉林大学;2012年
4 王传青;基于等能量吸收的汽车吸能结构轻质材料比较研究[D];吉林大学;2012年
5 武栎楠;某乘用车正面抗撞性多工况优化[D];吉林大学;2012年
6 常亚琼;基于ADINA的门机风载流固耦合分析与碰撞动力学研究[D];武汉理工大学;2012年
7 董朵;基于析因设计的汽车车身的多变量抗撞性优化[D];湖南大学;2012年
8 任丽丽;蜂窝夹层板的抗撞性优化设计[D];湖南大学;2012年
9 曾繁林;中低档轿车正面碰撞结构安全性仿真研究[D];重庆大学;2012年
10 刘梦莹;前纵梁结构优化设计及其对整车前碰撞安全性能的影响[D];湖南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘凤梧,黄世霖,张金换,龚剑,杜汇良,彭子荣,张正湘,陈旭农;微型客车针对正面碰撞法规的系统改进设计[J];汽车技术;2002年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马志雄;朱西产;;台车试验中采用等效双梯形减速度曲线的模拟研究[J];汽车工程;2008年05期
2 叶永亮;羊军;傅强;;车身正面碰撞传力路径设计探讨[J];上海汽车;2009年04期
3 孙宏图;申国哲;胡平;杨姝;刘波;周定陆;;汽车镁合金车身设计[J];机械设计与制造;2009年07期
4 陈会;;我国乘用车正面碰撞标准分析[J];客车技术与研究;2009年05期
5 王欣;颜长征;覃祯员;胡俊宇;;客车正面碰撞标准研究[J];交通标准化;2011年08期
6 李卓森;;汽车正面碰撞方程式及其应用(上)[J];汽车技术;1989年08期
7 谢友志;;汽车安全座椅改进设计[J];湖北汽车工业学院学报;2009年02期
8 杜子学;彭丽芳;;跨坐式单轨车辆车体耐碰撞能力的改进研究[J];铁道机车车辆;2009年04期
9 蔡君;乔维高;张羽佳;;汽车正面碰撞乘员约束系统模型建立及乘员保护分析[J];上海汽车;2010年07期
10 胡正才;于多年;李文强;;某轿车正面安全气囊性能仿真研究[J];汽车技术;2010年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 葛如海;许栋;王桃英;臧绫;;大客车正面碰撞乘员约束系统的仿真研究[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
2 黄凤;钞永兴;陈伟刚;;基于LS-DYNA的全宽正面碰撞对标方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
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7 唐洪斌;;基于MADYMO平台概念阶段车辆前端结构正面抗撞性设计方法[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
8 沈立英;;广东及其邻近地区三维构造应力场数值模拟[A];中国地震学会第六次学术大会论文摘要集[C];1996年
9 刘宇;;浅析侧碰法规和增强侧碰安全性的措施[A];豪爵摩托奖广东省汽车行业第五期学术活动论文汇编[C];2008年
10 李俊喜;;铁路常见行车损伤机理及检验[A];第四次全国法医学术交流会论文集(上卷)[C];1991年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王万利;碰撞测试考问中国车企[N];北京商报;2007年
2 本报记者 桂俊松;轻客是短头好还是平头好?[N];中国汽车报;2002年
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4 交轩;正面碰撞死亡事故比增100%[N];厦门日报;2009年
5 王树红;“北斗星”通过正面碰撞[N];中国物资报;2000年
6 记者 高照;我国将实施汽车侧面碰撞标准[N];中国石油报;2006年
7 雷飞黄堃 陈会松;华菱完成汽车正面碰撞安全试验[N];中国工业报;2008年
8 特约记者 张东帆;霸龙507通过最高标准碰撞实验[N];现代物流报;2008年
9 本报记者  吴琼;侧碰标准明实施 微面或全军覆没[N];上海证券报;2006年
10 谢莉葳 张鹏 实习生 宋 鹏文;六款车碰撞结果说说看[N];中国消费者报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘维海;轿车正面碰撞被动安全性研究[D];吉林大学;2012年
2 胡玉梅;汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究[D];重庆大学;2002年
3 唐洪斌;乘用车正面抗撞性设计方法研究[D];吉林大学;2008年
4 陶代琴;基于车速表指针痕迹的车辆碰撞速度鉴定方法及其机理研究[D];第三军医大学;2011年
5 荆友录;货车与乘用车正面碰撞相容性的研究[D];南京航空航天大学;2009年
6 王宇;逆成形有限元法若干关键问题与整车碰撞精细仿真研究[D];吉林大学;2008年
7 蔡志华;汽车碰撞中胸部生物力学响应与损伤评估研究[D];华南理工大学;2013年
8 马志雄;轿车台车试验方法及侧面约束系统数学仿真技术研究[D];武汉理工大学;2008年
9 武和全;汽车车架碰撞安全性分析及其优化设计[D];南昌大学;2009年
10 张勇;基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 莫立权;车架正面碰撞性能CAE分析与改进[D];华北电力大学(河北);2010年
2 田宁;某SUV正面碰撞变形有限元分析[D];燕山大学;2011年
3 杜春江;某轿车改型前后发动机舱的正面碰撞性能模拟研究[D];南京理工大学;2004年
4 余翔;汽车正面碰撞假人的研制及其数字信号分析[D];四川大学;2002年
5 王宇;微型客车车体结构与乘员约束系统整体模型的研究[D];吉林大学;2005年
6 万长东;轿车车身正面碰撞的计算机仿真[D];西华大学;2006年
7 苏保国;轿车车身结构碰撞数值模拟计算研究[D];大连理工大学;2001年
8 王欣;含人体模型的车辆正面碰撞计算机模拟分析[D];重庆大学;2003年
9 蔡君;汽车正面碰撞乘员约束系统模型建立及乘员保护分析[D];武汉理工大学;2011年
10 刘乐丹;某乘用车正面碰撞波形优化及其方法研究[D];吉林大学;2011年
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