汽车碰撞的安全与吸能

前言

第1章汽车碰撞研究概况

1.1汽车碰撞研究的核心

1.1.1吸能机理是核心

1.1.2吸能机理研究现状

1.2汽车碰撞研究的方法

1.2.1经验法

1.2.2试验法

1.2.3数值分析法

1.3汽车碰撞研究的历史进程

1.4本章小结

第2章汽车碰撞分析的CAE方法

2.1真实应力一应变曲线

2.1.1对数应变

2.1.2材料的真实应力一应变曲线

2.1.3真实应力一应变曲线的近似数学表达式

2.2动态显式有限元方程

2.2.1虚功原理与有限元方程

2.2.2显式时间积分及时间步长

2.2.3本构关系

2.2.4应力更新方法

2.3材料模型

2.3.1材料的硬化模型

2.3.2刚体材料模型

2.3.3幂指数塑性材料模型

2.3.4分段线性材料模型

2.4接触处理方法

2.4.1接触搜寻方法

2.4.2桶式分类搜寻方法的典型应用

2.4.3接触力的计算方法

2.5壳单元公式

2.5.1单元理论

2.5.2BELYTSCHKO-LIN-TSAY壳单元

2.5.3改进的Belytsehko-Wong-Chiang单元

2.5.4三角形壳单元

2.6砂漏及控制途径

2.7本章小结

第3章汽车碰撞的结构设计方法

3.1汽车正面碰撞法规

3.1.1美国的正面碰撞法规

3.1.2日本的正面碰撞法规

3.1.3欧洲的正面碰撞法规

3.1.4中国的正面碰撞标准

3.1.5新车评估程序

3.2其它碰撞法规

3.2.1侧面碰撞法规

3.2.2追尾碰撞法规

3.2.3动态翻滚试验法规

3.2.4气囊试验法规

3.2.5汽车碰撞相容性和行人保护法规

3.3现行碰撞法规评价指标

3.3.1GBll5512003《乘用车正面碰撞的乘员保护》

3.3.2美国FMVSS208

3.3.3欧洲ECER94

3.3.4欧洲EuroNCAP

3.4车体结构耐撞性评价标准

3.5汽车主吸能件和车体设计要求

3.5.1汽车主吸能件及其在碰撞中的作用

3.5.2汽车车体设计要求

3.5.3汽车车身的特征尺寸

3.6汽车碰撞的结构设计

3.6.1汽车碰撞中的能量分布

3.6.2汽车碰撞的结构设计

3.7本章小节

第4章汽车碰撞的安全性分析

4.1油箱的碰撞安全性

4.1.1油箱的布置方式

4.1.2后撞法规的比较

4.2油箱的碰撞安全性设计

4.2.1MPV乘用车的油箱碰撞安全性设计

4.2.2MiniMPV的油箱碰撞安全性设计

4.3油箱泄漏的判据

4.4MPV的碰撞安全性分析

4.4.1碰撞分析流程和有限元模型

4.4.2正面碰撞分析结果

4.4.3侧面碰撞分析结果

4.4.4后部碰撞分析结果

4.5欧洲某MiniMPV的偏置碰撞分析

4.6本章小节

第5章汽车的翻滚安全性分析

5.1客车安全法规

5.2客车翻滚试验法规介绍

5.2.1FMVSS208翻滚试验

5.2.2FMVSS216车顶抗压试验

5.2.3ECF66车身上部强度试验

5.3客车立柱及车身段耐撞性研究

5.3.1立柱耐撞性分析

5.3.2车身段耐撞性分析

5.4GL6460L轻型客车翻滚模型

5.4.1翻滚模型预处理

5.4.2网格划分及检查

5.4.3单元公式及材料特性

5.4.4边界条件及接触处理

5.4.5计算控制参数

5.5GL6460L轻型客车翻滚仿真及结果分析

5.5.1客车骨架变形分析

5.5.2能量变化分析

5.5.3加速度及接触力分析

5.6本章小结

第6章螺纹剪切式汽车碰撞吸能原理

6.1螺纹剪切式汽车碰撞吸能原理的技术特征

6.2总体技术特征

6.1.2细节特征

6.2螺纹剪切吸能机理

6.3基于螺纹剪切吸能机理的典型吸能系统

6.3.1典型吸能系统的结构

6.3.2典型吸能系统的工作过程

6.3.3典型吸能系统与车身的连接方法

6.3.4三点支撑技术

6.3.5吸能能力的自适应控制

6.4螺纹剪切过程的力学分析

6.5典型结构吸能特性的有限元分析

6.5.1CAD模型

6.5.2有限元模型

6.5.3有限元结果分析

6.6典型吸能结构螺纹参数的确定

6.6.1单线螺纹参数确定的仿真试验

6.6.2单线螺纹参数的选择举例

6.6.3多线螺纹仿真试验

6.7在汽车正面碰撞中的应用

6.7.1碰撞速度为50km/h时的应用

6.7.2碰撞速度为56km/h的应用

6.7.3在微型车改进中的应用

6.8在碰撞相容性研究中的应用

6.8.1车一车碰撞相容性

6.8.2汽车一护栏碰撞相容性

6.9本章小结

第7章螺纹剪切吸能系统的自适应控制技术

7.1自适应控制系统设计基础

7.1.1电子控制系统的研发与螺纹剪切吸能系统

7.1.2汽车电子控制系统及相关理论

7.1.3电子控制芯片的发展及主要结构形式

7.1.4相关电子产品的介绍

7.2总体方案设计及论证

7.2.1拟采取的设计方案及论证与对比

7.2.2最终确定的方案

7.3选定方案的理论分析及各元件参数的确定

7.3.1系统控制原理及设计思路

7.3.2与控制系统设计有关的相关计算

7.3.3系统硬件设计

7.3.4系统软件设计

7.4系统的调试仿真

7.4.1相关软件介绍

7.4.2系统电路电气连接软件检测(Protel)

7.4.3系统程序编译与调试(Keil)

7.4.4系统电路与程序联调仿真(Proteus和Keil)

7.4.5控制装置的硬件模拟

7.5本章小结

附录AAT89S51结构引脚介绍

附录B智能吸能装置控制系统程序

参考文献

　　本书在对汽车碰撞的结构设计方法与CAE分析技术进行系统论述的基础上，将重点阐述螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统的结构特点、工作原理及自适应控制。　　本书包括了国家863计划项目“汽车碰撞吸能系统智能化概念技术”(编号：2006AAIIZ224)、教育部重点项目(编号：205108)及湖南省教育厅重点项目(编号：04A001)“新型汽车碰撞能量吸收装置研究”、湖南省科技计划项目“碰撞的三维再现分析系统”(编号：06CK3036)、长沙市科技局项目“道路交通事故快速三维再现系统”(编号：K06903012)、柳州五菱汽车工业有限公司委托项目“v2车身上部结构强度CAE分析”的相关研究成果。　　围绕汽车碰撞的安全性设计，从工程应用的角度出发，针对汽车正面碰撞、侧面碰撞、后部碰撞、油箱碰撞安全性及汽车翻滚碰撞安全性各自的特点与要求，结合在汽车制造企业的实际应用例子，系统论述了国家863计划项目“汽车碰撞吸能系统智能化概念技术”(课题编号：2006AAllZ224)等6项课题的相关研究成果，以作者发明的螺纹剪切式汽车碰撞吸能机理为核心，以汽车碰撞吸能能力的智能化研究为主题，以汽车碰撞安全性设计方法为重点，以客车翻滚安全性研究为特色，以汽车碰撞的CAE技术为手段，形成了一套汽车碰撞的安全与吸能新技术，共包括七个方面的内容：汽车碰撞研究的历史进程；汽车碰撞分析的CAE方法；汽车碰撞的结构设计方法；汽车碰撞的安全性分析；汽车的翻滚安全性分析；螺纹剪切式汽车碰撞唆能原理；螺纹剪切吸能系统的自适应控制技术。　　本书适合高校车辆工程及载运工具运用工程专业师生、汽车碰撞安全技术专家与发明爱好者、汽车制造企业、LSDYNA、eta／VPC软件用户与爱好者等科技和工程技术人员、教师参考使用。