【正文】 斷面圖 截面面積 本科生畢業(yè)設計（論文） 37 抗拉強度 6061T6:310 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 107 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 4)防撞縱梁上梁 圖 防撞縱梁上梁 斷面結構 ： 圖 截面面積 抗拉強度 6063 T6:241 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 107 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 104 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 5)防撞縱梁中梁 本科生畢業(yè)設計（論文） 38 圖 防撞縱梁中梁 斷面結構 圖 斷面圖 截面面積 m2 抗拉強度 6063T6:241 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 107 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 6)防撞縱梁下梁 圖 防撞縱梁下梁 本科生畢業(yè)設計（論文） 39 斷面結構 圖 斷面圖 截面面積 抗拉強度 6063 T6:241 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 107 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 7) 圖 改進前得三相接口 在改進前的數模分析中，此處連接發(fā)生形變，但這部分位于吸能區(qū)之后，剛度不足起不到支撐吸能區(qū)的作用。 整車加速度曲線 圖 加速度曲線 整車碰撞時間為 19ms，加速度峰值 92g。 模擬碰撞局部變形圖 圖 變形圖一 本科生畢業(yè)設計（論文） 31 圖 變形圖二 由圖中明顯看出了吸能區(qū)的變形，但是由于吸能區(qū)后邊的支撐板的強度和剛度不夠，發(fā)生了劇烈的變形導致吸能區(qū)的變形不充分，即沒有起到充分吸能的作用，導致變形失效。 5）電動車正碰安全性設計難點： （ 1）車頭短，壓潰吸能區(qū)少，碰撞時間短 （ 2）車身加速度高，嚴重影響人體傷害指數 原 模型 仿真分析 有限元模型的建立 碰撞模擬中使用剛性墻，整車以 50km/h 的速度進行正面碰撞。 3）碰撞的時間對正碰的影響： 本科生畢業(yè)設計（論文） 27 一般轎車的正碰總過程有 100ms，整車速度從 50km/h 減為 0km/h 的時間為80ms， 80ms100ms 為回彈的時間。 正碰目標設定 1）車身 B柱加速度對正碰的影響： 乘用車碰撞現狀： 根據國內外對市場在售車型試驗統計： EuroNCAP 4 星轎車正碰加速度 一般為 40g； 5星轎車正碰加速度一般為 36g。 如果有必要 ,應使用輔助定位裝置將壁障固定在地面上，以限制其位移 。在壁障前至少 5m 的跑道應水平 、平坦和光滑。此外程序采用材料失效和侵蝕接觸，可以進行高速彈丸對靶板的穿甲模擬計算。 2）材料模型 ANSYS／ LS— DYAN 程序目前有 100 余種金屬和非金屬材料模型可供選擇，如彈性、彈塑性、超彈性、泡沫、玻璃、地質、土壤、混凝土、流體、符合材料、炸藥及起爆燃燒、剛性及用戶自定義材料，并可考慮材料失效、損傷、粘性、蠕變、與溫度相關、與應變率相關等性質。 LSDYNA 程序功能 1）單元類 型 程序的單元類型眾多，有二維、三維單元，薄殼、厚殼、體、梁單元， ALE、 Eulorian、 Lagrangiall 單元等。它以 Lagrange 算法為主，兼有 ALE和 Euler 算法；以顯式求解為主，兼有隱式求解功能：以結構分析為主，兼有熱分析等功 能；以非線性動力分析為主，兼有靜力分析功能 (如動力分析前的預應力計算和薄板沖壓成型后的回彈計算 )的通用結構分析非線性有限元程序。其他很多有限元前處理軟件對于一些復雜的，大規(guī)模的模型在讀取數據 時 候，需要很長時間，而且很多情況下并不能夠成功導入模型，這樣后續(xù)的 CAE分析工作就無法進行；而如果采用 Hypermesh，其強大的幾何處理能力使得 Hypermesh 可以很快的讀取那些結構非常復雜，規(guī)模非常大的模型數據，從而大大提高了 CAE 分析工程師的工作效率，也使得很多應用其他前后處理軟件很難或者不能解決的問題變得迎刃而解。 HyperMesh 是一個高性能的有限元前后處理器，它能讓 CAE 分析 工程師 在高度交互及可視化的環(huán)境下進行仿真分析工作。 能量變化：汽車碰撞剛性障礙壁時，碰撞過程中損失的能 量為總能量的 55%左右，當汽車與汽車發(fā)生碰撞時，碰撞過程中損失的能量低于汽車碰撞剛性障礙壁時損失的能量。汽車上的各零部件所發(fā)生的變形可以是線性彈性變形、非線性彈性變形、塑性變形、粘塑性變形及其組合等。 2)正面 56km/h 壁障沖擊仿真是執(zhí)行 美國高速公路安全協會 （ NHTSA）新車評價體系（ NCAP 試驗標準）。 概要 本 流程為乘用車 整車正面 100%重疊沖擊剛性壁障試驗的通用仿真分析流程。 本科生畢業(yè)設計（論文） 16 第四章 各吸能區(qū)斷面結構的分析計算 各吸能區(qū)的斷面結構 在截面位置處獲得斷面結構： 1)前防撞橫梁上梁： 圖 前防撞橫梁上梁 斷面結構： 圖 斷面圖 截面面積 抗拉強度 6061 T6:310 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 108 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 2)前防撞橫梁中梁 本科生畢業(yè)設計（論文） 17 圖 前防撞橫梁中梁 斷面結構： 圖 斷面圖 截面面積 抗拉強度 6061 T6:310 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 107 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 105 m3 截面圖形 3)前防撞橫梁下梁 圖 前防撞橫梁下梁 本科生畢業(yè)設計（論文） 18 斷面結構： 圖 斷面圖 截面面積 抗拉強度 6061T6:310 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 107 m4 IY= 107 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 105 m3 4)防撞縱梁上梁 圖 防撞縱梁上梁 斷面結構 圖 斷面圖 截面面積 抗拉強度 6063 T6:241 本科生畢業(yè)設計（論文） 19 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 106 m4 IY= 106 m4 WX=IX/YMax=IX/= 104 m3 WY=IY/XMax=IY/= 104 m3 5)防撞縱梁中梁 圖 防撞縱梁中梁 斷面結構 圖 斷面圖 截面面積 m2 抗拉強度 6063 T6:241 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 106 m4 IY= 106 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 6)防撞縱梁下梁 本科生畢業(yè)設計（論文） 20 圖 防撞縱梁下梁 斷面結構 圖 斷面圖 截面面積 抗拉強度 6063 T6:241 彈性模量 70GPa 慣性矩 IX= 106 m4 IY= 106 m4 WX=IX/YMax=IX/= 106 m3 WY=IY/XMax=IY/= 106 m3 斷面結構的分析計算 我們以 100 100 的截面為例，例舉以下幾種截面形狀方案來比較： 本科生畢業(yè)設計（論文） 21 我們以改變截面尺寸，例舉以下幾種截面形狀方案來比較： 分析結果：加大截面尺寸是最直接，效果最好的，尺寸增加 倍，重量增加約 倍，慣性矩可以增加 倍有多，即抗彎剛度可提高 倍。基準高度為 445mm，所以主吸能縱梁的高度設計在這一高度，吸收大部分能量。 各吸能區(qū)的作用 1)前防撞梁。在正面碰撞中，前縱梁是具有一定截面形狀的承載管件，它的變形過程具有較強的吸能能力，而當前縱梁失去截面形狀時，就無法發(fā) 揮原有的吸能能力。 3)結構變形次序的控制。因此，必須控制最大變形量，將碰撞變形限制在一定區(qū)域之內。 車頭結構 下圖為本課題研究的電動車的整車效果圖 圖 整車效果圖 車頭主要由前保險杠、車頭頂蓋、翼子板和車頭內部骨架組成。汽車車 身涉及美學、空氣動力學、環(huán)境學、計算機、機械工程學、人機工程學、材料和化工等?，F在，為了進一步提高產品的性能， Scania 公司在整個開發(fā)過程中，正在推廣設計師、分析師和檢驗部門更加緊密地協同工作方式。當其他競爭對手的卡車零部件還在 25，000個左右時， Scania 公司借助于 CATIA 系統，已經將卡車零部件減少了一半。 CATIA 的技術在汽車工業(yè)領域內是無人可及的，并且被各國的汽車零部件供應商所認可。 CATIA 在造型風格、車身及引擎設計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設計和制造提供了端對端（ end to end ）的解決方案。 本科生畢業(yè)設計（論文） 9 第二章 汽車車頭 3D 數模 CATIA 軟件應用介紹 CATIA 是法國達索飛機公司在 70 年代開發(fā) 的高檔 CAD/CAM 軟件，是世界上一種主流的 CAD/CAE/CAM 一 體 化 軟 件 。到 1994 年， ECE R94//01 中采用了車速為 56km/h 的 40%的偏置變形壁障碰撞試驗。歐洲在研究正面碰撞安全法規(guī)時比較重視實際的交通事故形態(tài)，提出了與實際交通事故最接近的偏置變形壁障礙碰撞試驗方法。 [7] 在測量用假人方面，規(guī)定使用 HybridⅢ型假人并給出乘員損傷限值。實車試驗中最基本的碰撞壁障有固定剛性壁了障和變形壁障兩種。實車碰撞試驗按碰撞形態(tài)可分為：正面碰撞、側面碰撞、追尾碰撞、角度碰撞。通過計算機模擬的方法研究電動車正面碰撞 問題滿足項目的實際需求，同時也符合國家相關政策，具有良好的現實意義。通過交互改變汽車設計參數、試驗道路環(huán)境，可以驗證設計方案，從而達到縮短設計周期，降低開發(fā)成本，提高產品質量的目的。 . 研究的目的和意義 長期以來，轎車安全性能的提高一直是汽車工業(yè)界所追求的目標。我國頒布的第一項汽車安全技術法規(guī) CMVOR294《汽車 正面碰撞乘員保護的設計規(guī)則》 [5]于 1999 年 10月 28 日由國家機械工業(yè)局發(fā) 布，己列入了新的 40 項強制檢測項目 中，這表明我國政府己對汽車的被動安全 性有了更全面的評價方法 [6]， 2020 年， GBll551 一 2020《乘用車正面碰撞乘 員保護》[7]強制性國家標準的頒布則標志著我國的碰撞法規(guī)正逐漸與國際接軌。為滿足保護行人法規(guī)要求， 整車的造型和汽車前部結構發(fā)生了很大的變 化。目前，在美國、日本、歐洲及澳洲都有稱為 NCAP 的組織機構，對不同車型進行汽車碰撞安全性評估。大量數據表明，主動安全性再好，也只能避免 5%的事故 [1]，95%以上的事故是由于人和環(huán)境因素共同造成的。 關鍵詞： 車頭模型、 斷面結構 、計算機仿真 本科生畢業(yè)設計（論文） II Abstract With the increasing of car amount, traffic accident has bee a serious problem in the world. Many people annually died in the traffic accident， traffic accident gives the life and property safety of people bring serious of disaster. But now because the loss of accident increase greatly， the study of car crash safety performance attracts the increasing attention of a consequence of car pany in the whole world. In order to improve a passenge