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《长安大学》 2016年
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大客车正面碰撞安全性技术研究

贺志瑛  
【摘要】:随着我国综合国力的提升,人们的交通出行需求日益增长,营运客车作为公路运输的主要交通工具,为广大旅客带来快捷、方便出行的同时,经常发生重特大交通事故,造成重大人员伤亡。良好的客车车身结构可以减轻人员伤亡,但目前国内尚未出台评价客车正面碰撞安全性的标准,因此对客车正面碰撞安全性的研究有重大意义,促进了相关法规的制定。本文以某6120全承载式大客车为研究对象,在CATIA中建立了整车几何模型,在HyperMesh中建立了客车骨架有限元模型并分析了前10阶模态。在骨架的基础上建立整车碰撞有限元模型。在LS-DYNA中模拟某6120大客车30km/h正面100%碰撞刚性墙,与国内某12米大客车进行30km/h正面100%实车碰撞试验结果进行对比,验证了碰撞模型有较高的可信度。参考GB/T 20913-2007《乘用车正面偏置碰撞的乘员保护》,对大客车进行正面40%偏置碰撞研究。碰撞速度初选为20km/h、30km/h、40km/h、50km/h,分析碰撞后各个速度下车身变形、B柱加速度、A柱入侵量等,结果显示前围和底架为主要变形吸能部件;20km/h和30km/h碰撞时,车身变形较小;40km/h和50km/h碰撞时,车体前部严重压溃变形,驾驶员生存空间遭到严重入侵,客车无法实现自我保护。为了更合理地评价碰撞后驾驶员的生存空间,本文探讨了一种生存空间评价方法—生存空间指数SP,计算4种速度碰撞后的生存空间指数SP分别为0.883、0.759、0.561和0.341。在MATLAB中拟合三阶曲线得到生存空间指数SP与碰撞车速v的函数关系为6 3 28.6667 0.0012 0.0286 0.7010-SP?e v-v?v?。依据GB 26512-2011《商用车驾驶室乘员保护》确定各指标的限值,计算得到临界生存空间指数SP为0.688,进一步确定相应的临界车速为34km/h。为了验证本文得出的40%偏置碰撞临界速度,在客车典型区域设置假人模型,以34km/h正面40%偏置碰撞刚性墙,分析碰撞后乘员头部、颈部、胸部、盆骨、大小腿等多项性能指标均在限值之内。参考C-NCAP的评分规则对驾驶员进行评分,满分16分,得14.1分。同时参照C-NCAP各项指标高低性能限值,引入了正则化伤害评估值(WIC)评价方法,34km/h碰撞后驾驶员性能与法规高性能限值基本一致。因此34km/h是大客车正面40%偏置碰撞的临界车速,可以用来评价不同大客车的结构安全性。分析了某6120大客车20km/h、30km/h、40km/h和50km/h碰撞下的各总成吸能,结果显示前围和底架为主要变形吸能部件。其中底架吸能最高,吸能比例高达50%,前围次之,吸能比例随着碰撞速度的增大的减小,吸能约20%,说明前围吸能接近“吸能饱和”。研究了临界速度下Q345、Q390、Q420和Q460四种不同材料的车身骨架的吸能特性。结果表明:在吸收相同的碰撞能量时,屈服强度高的材料吸能速率快,变形小。因此,为了提高大客车的碰撞安全性,在保证轻量化的前提下,尽量使用屈服强度较高的材料,以快速吸能量,减小结构变形。本文的研究结果为国内客车正面40%偏置碰撞标准的制定具有参考意义。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U467.14

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