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汽车碰撞安全性设计与改进技术

张维刚  
【摘要】: 汽车的碰撞安全性问题是当今世界汽车工业亟需解决的一大难题,碰撞事故不仅给人类社会带来了巨大的经济损失,更夺去了成千上万无辜乘员的生命,提高汽车碰撞性能的最基本途径是发展汽车碰撞安全性设计与改进技术。文中对汽车碰撞安全性的设计理论和方法进行了归类和总结,其中包括经验法、解析法、多刚体动力学法、试验法以及有限元方法等;重点介绍了碰撞有限元法的基本理论和有关算法,涉及到有限元求解控制方程、单元离散、沙漏模态控制、时间积分、材料模型和应力修正、薄壳单元算法以及接触碰撞界面算法等,探讨了有限元计算中的材料模型参数获取技术,开发了相应的材料试验装置及材料模型参数反求软件,在此基础上进行了基本的碰撞仿真算例和试验对比研究;文中通过应用有限元方法研究了薄壁构件的碰撞吸能特性,指出了设计薄壁吸能构件时需要考虑的几个主要影响因素,即焊点、壁厚、横截面和预变形等;在关于车辆部件的碰撞安全性能设计中进行了吸能转向机构和自适应安全气囊的仿真研究,提出了吸能转向机构和自适应安全气囊的仿真研究方法;文中最后探讨了整车碰撞性能的设计与改进方法,提出了以理想碰撞特性为目标,采用分段加速度或者根据碰撞时间进行设计的反推设计法、部件吸能仿真优化设计法等量化设计方法,并通过综合应用文中所讨论的相关技术进行了整车碰撞性能的设计与改进实例研究,所选定的车型是大众化的普通轿车和碰撞安全性基础较差的微型面包车,研究结果表明,本文所提出的设计与改进方法是适用而有效的,具有重要的工程实用意义和价值。


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