SUV车侧面碰撞安全性仿真研究

 时间:2010-11-04 00:13:53 贡献者:mys56

导读:维普资讯 http://www.cqvip.comS V 车 坝面 碰 撞 安 茔 嚆 仿 真 研 夯 ★ U 啊 生  口摘吴毅 口朱平 口张宇 要:在我 国汽车碰 撞 交通事故 中, 面碰撞 事故 d3 % 左右, 侧 ;o 是

SUV车侧面碰撞安全性仿真研究
SUV车侧面碰撞安全性仿真研究

维普资讯 http://www.cqvip.comS V 车 坝面 碰 撞 安 茔 嚆 仿 真 研 夯 ★ U 啊 生  口摘吴毅 口朱平 口张宇 要:在我 国汽车碰 撞 交通事故 中, 面碰撞 事故 d3 % 左右, 侧 ;o 是发生频率最 高和造成人 员伤 亡最 多的事故类型 ,  为 此 开 展 汽 车 的侧 面 耐撞 性 能 研 究 是 十 分 重 要 的 。

对 国 内 某 S V 车 型 , 立 整 车 有 限 元 模 型 , 模 型 验 证 的基 础 上 。

针 U 建 在 然  后 按 照 欧 洲侧 面碰 撞 法 规 E E 9 对 该 车 型进 行侧 面 碰 撞 模 拟 仿 真 。

碰 撞 变形 、 撞 吸 能 、 撞 力 以及 关 键 点 的 加 速 度   CR5 从 碰 碰 值 对 仿 真 结果 进 行 分析 、 价 , 评 并提 出 了提 高 整 车侧 面 碰 撞 安 全 性 能 的 一 些 合 理 化 建 议 , 为今 后 开展 汽 车 的侧 面碰 撞 研 究  及 提 高轿 车 侧 面 耐 撞 性 能提 供 了可借 鉴 的 方 法 。

  关键词 : 限元法 有 侧面碰撞仿真 运动型轿车 侧 面 耐 撞 性 能  文 章 编 号 :0 0 9 82 0 )7— 0 1 3 10 —4 9 (0 6 0 0 3 —0  中 图分 类 号 : 4 2 2 U 6 .  文 献标 识 码 :   A根 据 有关 数据 显 示 【,03 我 国一共 发 生 交 通  1 20  ̄ 】整 车 模 型 单 元 总 数 为 7 27 3, 中 三 角 型 单 元 占  4  5 其 单 元 总 数 的 5 , 点 单 元 总 数 为 58 1 整 车 有 限 元 模   % 焊  5 。

型如图1 示。

所  事 i 6 7 5 7 , 中 侧 面 碰 撞 占3 % , 伤 亡 人 数 为   ̄ 6  0 起 其 2 总 5 85 6 , 侧 面 碰 撞 而 造 成 的 人 员 伤 亡 占3 . % , 9  4 人 因 11   统 计显示 侧 面碰 撞是 发 生频 率最 高 和造成 人员 伤亡 最  多 的 交 通 事 故 形 态 。

国关 于 侧 面 被 动 安 全 性 的 研 究   我() 动 壁 障车有 限 元模 型 的建 立 2移在研 究 中 ,   使用 了 E A公 司 V T PG软 件 中 提 供 的 欧 洲 侧 撞 用 移 动 壁 起 步 较 晚 【 】而 欧 美 等 国 家 开 展 侧 面 碰 撞 研 究 起 步     , 较 早 , 于 侧 面 结 构 【 假 人 的保 护 n 都 有 一 定 的 研   对  、   究 , 且都 有车 辆侧 面碰 撞 的强 制性 安全 法规 出台 。

  并 我国 目前 尚 没 有 关 于 侧 面 碰 撞 的 强 制 性 安 全 法 规 , 而  从障 车 有 限元 模 型 如 图 2 示 , 个 模 型 单 元 总 数 为 66 1 所 整  6  个。

 () 撞 假人 有 限元模 型 的 建 立 3侧在 研 究 中 , 用  使了 E A公 司 V G软 件 中提 供 的 欧 洲 侧 撞 用 假人 E - T P u r o—S D。

个 假 人 模 型 单 元 总 数 为 49 3 。

I 整  9 个  造 成 了 国 产 车 辆 侧 面 抗 撞 性 能 普 遍 偏 弱 。

以 对 于 车  所辆 侧 面碰撞 安 全性 的研究 具 有重 要意 义 。

  本 文 以 国 内某 S uv 车 型 为 研 究 对 象 , 立 其 整 车  建国有限元模型的验证 ( ) 车 有 限 元 模 型 的 验 证   由 于 该 车 型 只 进 行  1整有 限元 模 型 以及 移 动壁 障车 有 限元 模 型 , 模 型 验证  在 的 基 础 上 , 照 欧 洲 侧 面 碰 撞 法 规 E ER 5 行 侧 面  按 c 9进碰 撞 模 拟仿 真 , 仿 真 的结 果从 碰 撞 变形 、 撞 吸能 、 对 碰  过 正 面 碰 撞 试 验 而 未 进 行 过 侧 面 碰 撞 试 验 , 此 通 过  因 正 面 碰 撞 仿 真 来 验 证 整 车 有 限 元 模 型 的 有 效 性 。

照  按 我 国 CMV DR2 4 面 碰 撞 法 规 , 整 车 进 行 正 面 碰 撞   9正 对 仿 真 。

过 仿 真 所 得 的 整 车 变 形 以 及 B柱 加 速 度 曲 线  通 与 实 车 碰 撞 数 据 进 行 对 比 , 图 4、 如 图5、 6 示 。

图 所   从 图 中 可 以 看 出 整 车 变 形 以 及 加 速 度 曲 线 的 趋 碰 撞 力 以 及 关 键 点 的 加 速 度 值 等 方 面 进 行 分 析 , 出  提了提 高 整 车侧 面 碰 撞 安 全性 能 的一些 合 理 化建 议 , 为  今 后 开 展 汽 车 的侧 面 碰 撞 研 究 以及 提 高 轿 车 侧 面 耐 撞  性 能 提 供 了可 借 鉴 的 方 法 。

 Ⅱ建 模  限 用 侧面碰撞有限元模型的建立 ( ) 车 有 限 元 模 型 的 建 立  在 HYP RME H 中  1整 E S势 、 值 基本 一致 , 而验 证 有 限元模 型 的可靠 性 。

峰 从  ( 移 动 壁 障 车 有 限 元模 型 的 验 证 2) 按 照 EC R  E9 法 规 的 规 定 , 移 动 壁 障 车 以 3   m/ 5 使 5k h的 速 度 正 面  单 处  部 ★ 机械制造 4 卷  第 53 4 0 期 ,  1

SUV车侧面碰撞安全性仿真研究

维普资讯 http://www.cqvip.com的变 形 情 况 ,   前 门 的相 对 距 离 变 化 量 为 1 0 mm , 明   4  说 了 碰 撞 过 程 中 前 门 发 生 了 比 较 大 的变 形 ,   这 对 驾 驶 员 的  安 全 以 及碰 撞  后 驾 驶 员 的逃  生 不 利 。

图 1   7为 左 侧 前 门 的  吸 能 曲线 ,   前门 的 吸 能 量 为 2 1 0 J。

 7    l  83 .  l.  28 85 . 4 9 .  4 4 .  4 3 .  4 .   3 2l O±2   1 4±2   l ±2 O  4 ±l  撞击刚性墙 ,   前 部 6 吸 能 块 各  块 块 的 耗 散 的 能 量 和 变 形 一碰   撞 力 曲 线 必 须 在 EC R  5 法   E 92   3  4  B柱 上 一 点 加 速 度 曲 线 如 图 1 所 示 。

以 看 出 , 8 可 由 于 壁 障 车 撞 击 刚 度 较 大 的 防 撞 杆 使 得 加 速 度 在 瞬 间 产 生 了第 一 个 峰值 , 速 度 峰 值 出 现 在 7 5ms 峰 值 大 小  加 .  , 为 6 .   , 车 辆 即将 在 地 面 上 滑 动 的 瞬 间 产 生 加 速  3 5g 当 度 的第 二 个 峰 值 , 峰值 出现 ] 2 .   , 值 为 一9 .   。

 ̄ 7 5ms 峰 E 9 8g  可 以看 出 B柱 上 一 点 的 加 速 度 峰 值 较 大 , 对 乘 员 的  这 保 护是 不利 的。

  座 椅 下 部 地 板 上 一 点 的加 速 度 曲 线 如 图 1 所 示 。

9   加 速 度 第 一 个 峰 值 出 现 在 1   , 值 大 小 为 3 . 8g  0ms 峰 28 ,5   6  2 5 ±l .   3 5±l .  4 ±5 5  总 和 规所 规定 的 范 围 内 。

吸 能块 能量 耗散 数值 如 附表所  各示 , 附 表 中 可 以 看 出 , 量 耗 散 是 完 全 达 到 法 规 要 求  从 能 的 。

吸 能 块 变 形 一碰 撞 力 曲 线 如 图 7~图 1 所 示 , 各 3 由 图可知 , 曲线 基 本 都 落 在 法 规 所 规 定 的 范 围 内 , 此 各   因个 吸 能 块 的性 能 满 足 法 规 要 求 。

 这 是 由于 壁 障 车 冲 击 刚 度 较 大 的 车 门 防 撞 杆 使 得 地 板  上 的一 点 出 现 了加 速 度 的 峰值 。

图 中可 以看 出加 速  从圄 侧面碰撞仿真与评价 确 定 车 辆 、 障 车 、 人 3 位 置 关 系 ( 动 壁 障 车  壁 假 者 移的 中 心 面 通 过 假 人 日 点 ) , 照 欧 洲 EC R9  ̄ 规 进  后 按 E 5度 值 波 动 还 是 比较 大 的 , 明 地 板 上 零 件 布 置 欠 妥 ,   说 造成 地板 刚度 的不均 匀 , 速度 值 波 动 较 大对 于 驾 乘人  加 员 保护 也是 不利 的 。

 图2 为 假 人 头部 合 成 加 速 度 曲线 图 , 于受 到 B 0 由  柱 加 速 度 大 波 动 的 影 响 , 人 头 部 加 速 度 在 6   左 右  假 0ms 有 大 的 波 峰 出 现 , 个 波 峰 对 驾 驶 员 头 部 伤 害 是 非 常  这不 利 的。

 行 侧 面 碰 撞 的 仿 真 试 验 , 动 壁 障 车 初 始 速 度 定 义 为  移5   m /h。

0k  侧 面碰 撞仿 真 结果 如 图1所 示 。

4  从 车 门 内板 变 形 图 1 可 以 看 出 , 于 S 5 由 UV 车 身 普 图 2 为 侧 面 碰 撞 壁 障 车 接 触 力 曲线 , 图知 , 触   1 由 接 力 峰 值 出 现 ] 9ms S d" ; 9 6k 当 移 动 壁 障 车 撞   ̄   ,/ f 9 .   N, E3  ̄ 2 击 S UV 时 , 撞 接 触 力 不 断 增 加 , S V 开 始 侧 移   碰 当 U 时 , 触力 达 到峰值 , 后 随着 S 接 然 UV 的侧 移 动 , 触 力  接 峰值 逐渐 降低 。

 遍 比一 般 轿 车 要 高 , 此 移 动 壁 障 车 撞 击 位 置 要 比 一  因般轿 车偏 低 , 以前 车 门内板 经 过撞击 , 下部 变形 最  所 右大。

 左侧 前 门两侧 内板上 相 对距 离变 化 曲线 如 图1所  6示 。

内 板 相 对 距 离 的 变 化 可 以 考 察 前 门碰 撞 过 程 中  从6  03  0z \  综 上 所 述 ,UV 车 在 发 生 侧 面 碰 撞 时 , 一 定 的抗   S 有2   0Z 3   O4   o 2   O O   l  O 2   O 3  0所  据 40  o   l  OO   l  O 2   O 3   0§ 2  O1  0譬 -   。

 O  l  O 2   O 3   OO   4   0l  O2  O3  O变形/ m  e ▲图9 吸能块3 变形 一力 曲线 变形/ m  e l 变形 一力曲线  ▲图l 吸能块4 O 变形 一 力曲线  ▲图 l 吸能块5变形 /m e 变 形 / m  e ▲图l 吸能块6 2 变形 一力曲线 回 2/ 07 0  6机制 4   s期 械 造4 o   卷 a

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维普资讯 http://www.cqvip.com3 0 o  Z 2 0 o \  4   吕 4 O   吕  \ ]  4 0 0  1   oo| 窿  3 0 6 30 2  20 8  0 0 4  6   0 1 0 1 0  2   0 0 8   0   2  0  1   02   03   0变形/ m c ▲ 图 1  10 侧 面 碰 撞  4 2ms▲图1 总吸能块合力 一变形 曲线  32o   50 20   00\ 仿真结果图 ▲图1 前车门 内板变形图  5时间/ s m  ▲ 图 1 左 侧 前 门两 侧 内板 上   6相对距 离变化 曲线 \  翼 :  50 0   O  .罟  ! i口  罟  ! i口  \  越 目   目   目  2    2   0 6   0 1 0 1 O 00 04   0 8   0   2  时 间/   ms时 间/   s m▲图1 左侧前 门吸能曲线  7▲ 图 1  B柱 上 一 点 y方 向  8 加 速度曲线 图 时间/   s m ▲图 1 座 椅 下 部 地 板 上 一  9点加速度 曲线 时间/   ms ▲图 2  假 人 头部 合 成 加 速   O 度曲线 变化 1   00 z  8   O撞 能 力 , 在 侧 面 结 构 的 吸能 方 面 和驾 驶 员 舱变 形 方  但面还有待 改进 。

此针对 这款 S 因 UV 车 的 侧 面 碰 撞 仿  真 , 出以下 改进 侧 面耐撞 性 能 的意见 : 提  3 陈晓东等. 汽车侧面碰  撞计算机仿真方法 【】 J.  汽车工程, 04 2 ,1. 2 0 , 6 ()  ① 从 车 门 碰 撞 变 形 来 看 可 适 当 降低 车 门 内 防 撞 杆   的位 置 , 其 能 够 更 好 地 抵 御 侧 面 的 撞 击 ; 使  ② 对 于 防撞 杆 的截 面适 当进 行 改进 优 化 , 以考  可 虑 采 用 十字 型 或者 井 字 型 截 面 , 者 用 防撞 板代 替 防  或 撞 杆 , 获得 更好 地抗 撞 性 能 ; 以  4 刘芳华, 陈晓东, 费蓝冰.  汽车侧面碰撞移动变 形  壁障试验方法 【】试 验  J.测 试 。

0 4 1 : 8 0  2 0 , 2 2 ~3 .塞。

4 6 0  鲻 2  OO  时间/   s m▲图2 碰撞接触力曲线  15 金鑫, 张金 焕 , 世 霖 . 黄  ③ 适 当改变 地 板 横 梁 的 位 置 , 其 车身 地 板 刚度  使更 趋 于均匀 , 以便 在 碰 撞 时 获 得 更 好 的 吸 能 效 果 ;  汽车侧面碰撞试验用吸能材料研究 【】公路交通科技, J.  2 o ,1 (1 . 0 42 ,1 )  a 6 By o   lc . v n e   sg sf rS d  mpa t ndRol v rPr —   r n B o h Ad a c d De in  o  i eI c     lo e   o  ④ 在 B柱 中 部 位 置 增 加 加 强 板 , 增 加 B柱 的 吸  以能效果 。

 tco [ 】 1t  t nt nl eh iaC neec    e n . et n C . 6hI e a oa T cncl ofrne nt   h  i nri     o hEa c d S f t o   h ce ,W i d o   troC n e   aey f   Ve ils n s rOna i  ANA DA, 9 8  19 .I  日结 论 对于侧 面 碰撞 , 于 车身结 构 所 限制 , 法提 供很  由 无N r y n Yo a a d n r n   P na . s o s s f i eI p c  a a a   g n n a ,F a k A. i tr Re p n e     d   a t oS mD m e  t I  et[】 A c e tA a s   dPeet n u mi I   e T s J . ci ns nl i a  rvn o , snS d s d   ys n i  2 005, 7: 95 ~503  3 4 .大 的缓 冲 空 间 , 此提 高 车 辆 侧 面抗 撞 性 能是 难 度很  因高 的 碰 撞 技 术 。

立 了某 S 建 UV 车 型 的 整 车 有 限 元 模 型 , 验 证 了 模 型 的 可 靠 性 后 , 照 EC R9 法 规 要 求   在 按 E 58 S Aee o R. u ma ,F. . v r ,D.C. ms ma ,C. c ,   . im , Ka f n P Ria a G s n Mo k  V hc  i th I uy ae s d eei [] A c e t eilm s c : n r Pt r     vry J. ci ns e ma j   t a S n n t d  An l ss n   r v n i n, 0 4 3 7 1—7 2  ay i  d P e e t a o 2 0 , 6: 6 7 . s n 9 Ka u a F r s ,I a   a a a e h h m  a o a u   k ,   t y   u u u s oW t b ,C i a K t ,K z oMii 对 其 进 行 侧 面 碰 撞 仿 真 , 碰 撞 后 B柱 、 板 加 速 度  从 地变 化 情 况 、 门 变 形 和 吸 能 情 况 进 行 分 析 研 究 , 出 改  车 提 变 车 门 防撞 杆 安 装 位 置 或 防撞 杆 截 面 的形 状 、 加 B 增   柱加 强板 、 变地 板 横梁 位置 等合 理 化建议 , 今后 开  改 为Jni aea a F n a et td f ie pc A a s   ujH sgw . ud m n l uyo d  at nl i   aS S I m   ys U igh i tEe et dl f e u a hrxJ .aa  s   e n e l n  e o    m n oa [】Jp n t F i   m Mo   t H h T nS cey o   tmo v   g n e sRe i o it  fAuo t eEn i e r  vew, 01 2 i 20 , 2:1 5 — 1 . 9 99 展 汽车 的侧 面碰撞 研 究 以及 提高 轿 车侧 面耐撞 性 能提  供 了可借 鉴 的方 法 。

 △ 参 考 文 献 1 黄世 霖, 张金焕等. 汽车碰撞 与安全 【 . M】北京 : 清华大学出 版社 ,0 0 20 .  ( 辑  凌  云 ) 编   作 者 单 位 : 海 交 通 大 学 机 械 与 动 力 工 程 学 院  上邮 政 编 码 :0 3   2 00 02 侯 飞. 轿车侧面碰撞新车评价程序及提高轿车侧面碰撞性能 的措施 【】 汽车工 程 , 00 2 () J. 2 0 ,2 6 .  收 稿 日 期 :0 6 1 2 0 年 月 机械制造4 4卷 s3 o 期 2 / 回  07 0 6

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