【導(dǎo)讀】隨著汽車保有量的增長，道路交通事故己經(jīng)成為世界性的一大社會難題。高其耐撞性成為各國汽車行業(yè)研究的重要課題。設(shè)計車頭3D數(shù)模，并根據(jù)其各吸能區(qū)計算斷面結(jié)構(gòu)，由改。件的碰撞仿真設(shè)計是確保設(shè)計車輛具有良好碰撞性能的一種重要的方法和手段。

　　

【正文】 潰縮量不能滿 足安全性要求，所以除個別吸能梁外，其它的均采用改變截面形狀及面積的方法來降低強(qiáng)度，達(dá)到碰撞時吸能的安全性要求。 改進(jìn)后 仿真分析 模型建立 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 圖 壁障碰撞 同第一次的條件相同，只是車頭的結(jié)構(gòu)的改變， CAE 的相應(yīng)控制性條件發(fā)生了改變，如下表所示： 節(jié)點數(shù) 622019 單元數(shù) 674392 速度 50km/h 目標(biāo)質(zhì)量 1005 Kg 模型質(zhì)量 1005 kg 目標(biāo)質(zhì)心位置 (1045， ， 285) 模型質(zhì)心位置 (1044， ， 278) 材料屬性： (前部吸能區(qū) ) 材料 彈性模量 (MPa) 泊松比 密 度(t/mm3) 伸長率 (%) 屈服強(qiáng)度 (MPa) 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 6061 T6 68900 276 310 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 6063 T6 8 214 241 圖 車頭骨架使用材料 以上圖形同 中的比較材料基本上沒有改變，在主要吸能區(qū)用 6063T6，在輔助吸能區(qū)用 6061T6。這兩種鋁材構(gòu)成了車頭骨架的主體。 碰撞結(jié)果 圖 碰撞效果圖一 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 圖 碰撞效果圖二 圖 碰撞最大變形時 刻 由以上三幅圖可以看出車頭明顯壓潰變形了，具體的變形程度如下圖所示： 圖 右側(cè)主要吸能部件變形示意圖 此圖可以看出主要吸能緩沖區(qū)明顯發(fā)生的大變形，由于結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，吸能本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 區(qū)后邊支撐梁變形程度很小，證明吸能區(qū)的緩沖能力合格。 圖 左側(cè)主要吸能部件變形示意圖 圖 前部主要吸能部件俯視圖 由俯視圖明顯看出變形主要發(fā)生在主要的縱梁上，吸能連接梁及后部的支撐連接梁變形很小，符合碰撞中的安全性要求。 能量曲線圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 45 圖 能量曲線 總能量變化小于 10﹪，認(rèn)為能量守恒 吸 能區(qū)域各部件吸能 前部吸收主要部件吸收能量圖 圖 吸能曲線 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 46 主要吸能部件吸收能量百分比圖%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5301181 5101017 5101037 5101071 5101072 5101181 5101182 5301017 5301018部件號 圖 能量吸收分布 由曲線圖和條形圖可以看出，主要的吸能部件為 510107 510107510118 5101182，即中防撞梁縱梁和下防撞梁縱梁，相比于 ，將下防撞梁縱梁的吸能作用加強(qiáng)了。 整車加速度曲線 圖 測量點位置 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 圖 B柱下端測點加速度曲線 圖 B柱下端測點速度曲線 圖 B柱下端測點位移曲線 車頭相關(guān)部位的變形情況 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 48 1）駕駛員側(cè)前圍 圖 駕駛員側(cè)前圍入侵量圖 圖 駕駛員側(cè)前圍最大入侵量： mm 2）乘員側(cè)前圍 圖 乘員側(cè)前圍入侵量圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 49 圖 乘員側(cè)前圍入侵量 乘員側(cè)前圍最大入侵量： mm 3）左側(cè)門框 圖 左側(cè)門框變形結(jié)果 圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 50 左側(cè)門框最大變形： mm 4）右側(cè)門框 圖 5,54右側(cè)門框變形結(jié)果 圖 右側(cè)門框變形量 右側(cè)門框最大變形： mm 5）左側(cè) A柱 圖 左側(cè) A柱后移結(jié)果 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 51 圖 左側(cè) A柱最大后移量： mm 6）左側(cè) A柱 圖 A柱后移結(jié)果 圖 右側(cè) A柱最大后移量： mm 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 52 7）方向盤 圖 、上跳結(jié)果 圖 、上跳 量 由于前圍板沒有變形，方向盤在碰撞過程中沒有出現(xiàn)后移、上跳而是前移、上跳，前移量為 ，上跳量為 。 對比總結(jié) 評價指標(biāo) 正碰結(jié)果 目標(biāo)值 B 柱一階段加速度峰值 g 4050 g B 柱二階段加速度峰值 57 g 6065 g 駕駛員側(cè)前圍入侵量 mm ＜ 100 mm 乘員側(cè)前圍入侵量 mm ＜ 100 mm 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 53 左側(cè)門框變形 ＜ 10 mm 右側(cè)門框變形 mm ＜ 10 mm 左側(cè) A 柱后移量 mm ＜ 50 mm 右側(cè) A 柱后移量 mm ＜ 50 mm 方向盤后移量 ＜ 50 mm 方向盤上跳量 ＜ 50 mm 碰撞結(jié)束時間 47 4550 ms 綜上，正碰分析結(jié)果滿足 GB115512020 的要求。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 54 第六章 總結(jié)與展望 本文總結(jié) 本課題是基于 CATIA 軟件建立的車頭骨架模型，運(yùn)用顯式非線性有限元分析軟件 HYPERMESH 和 LSDYNA 等進(jìn)行建立模型和分析 計算，得出車頭骨架在設(shè)計時存在的缺陷及不合理的地方。然后進(jìn)行局部的改進(jìn)，用改進(jìn)后的模型繼續(xù)進(jìn)行仿真，一步步達(dá)到安全性的要求。本文的主要內(nèi)容及結(jié)論可以歸納為以下幾點： 1）針對電動車正面撞擊剛性墻的仿真分析，建立了正面碰撞中電動汽車的 整車及剛性墻有限元模型，對其進(jìn)行合理簡化和模型離散 。并對各部件單元類型 的選擇、接觸類型及焊點連接方式的確定，剛性墻的模 擬，非線性材料屬性參數(shù)的設(shè)置等方面進(jìn)行了研究，以便準(zhǔn)確、有效的建立有限元分析模型高仿真的精度，為汽車碰撞仿真計算中有限元分析模型的建立提供參考 . 2)汽車以 50km/h 的速度與剛性墻正面碰撞，汽車的前端發(fā)生了明顯的翹 曲變形，吸收了大量的沖擊能量。碰撞過程中的總能量保持不變，沙漏能與內(nèi)能的比值小于 10%，對計算結(jié)果影響不顯著?？v梁發(fā)生明顯的褶皺，縱梁 發(fā)生了折疊式變形，在碰撞過程中起到很好的吸能效果。從分析結(jié)果表明，有限元模擬分析基本上滿足碰撞性能的要求，所建立的電動車整車碰撞模型合理，為對汽車碰撞進(jìn)行進(jìn)一步 模擬分析奠定了基礎(chǔ) . (3)通過分析比較電動汽車和原型車的正面碰撞乘員保護(hù)的試驗結(jié)果，對 電動汽車的碰撞安全性進(jìn)行了初步的闡述。 研究展望 本文比較系統(tǒng)全面地提出了一種改善汽車正面碰撞安全性的設(shè)計思路和方 法，對具體的工程應(yīng)用也具有一定的參考價值。當(dāng)然本文的研究內(nèi)容尚存在一些不足之處在汽車碰撞方面的研究還有許多問題需要進(jìn)一步深入討論。以下對今后需要繼續(xù)做的工作進(jìn)行簡單的概括 : l)對于汽車碰撞這種高度非線性的有限元分析問題，模型的好壞直接影響 到計算的精度和計算時間，在建立模型過程中，對汽車部件進(jìn)行有效合理的 簡化， 為了真實的模擬可以把簡化部件按照實際情況來建模。 2)本文僅考慮了完全重疊的 100%的 正面碰撞，但實際汽車碰撞中往往是呈一定角 度的偏置碰撞，在今后的研究中有待進(jìn)一步提高和完善。 3）碰撞仿真往往需要進(jìn)行數(shù)次的仿真分析，然后進(jìn)行改進(jìn)，對比分析出最本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 55 佳結(jié)果，而本文只是進(jìn)行了兩次的仿真，在以后的研究中需增加仿真的次數(shù)來得到更好的結(jié)果。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 56 參考文獻(xiàn) [1]中華人民共和國機(jī)械局 .CMVDR294 關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計規(guī)則[M].北京 .機(jī)械工業(yè)出版 ， [2]楊鈞等 .中華人民共和國道路交通事故統(tǒng)計年報 2020 年度 [J].北京 .公安部交通管理科學(xué)研究所， [3]楊鈞等 .中華人民共和國道路交通事故統(tǒng)計年報 2020 年度 [J].北京 .公安部交通管理科學(xué)研究， [4]黃世霖，張金換 .我國的汽車安全法規(guī)及碰撞安全技術(shù) [M].北京 .人民交通出版社 ， [5]趙高暉，朱文寧，何稚樺 .汽車安全性分析 [J].上海 .上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報， [6]葛如海，劉星榮 .汽車車身對壁正面碰撞安全性評價指標(biāo)的研 究 [J].南京 .江蘇理工大學(xué)學(xué)報， [7]張金換 ,杜匯良 ,馬春生 .汽車碰撞安全性設(shè)計 [M].北京 .清華大學(xué)出版社， [8]劉鴻文 .材料力學(xué) [M].北京 .高等教育出版社， [9]蔣友諒 .非線性有限元法 [M].北京 .北京工業(yè)學(xué)院出版社 ， [10]朱海濤等 .中美汽車碰撞標(biāo)準(zhǔn)分析 [J].北京 , 2020 年第 4 期下半月刊 [11]吉林大學(xué)汽車工程系 .汽車構(gòu)造 [M].北京 .人民交通出版社 ,2020 年 [12]宋曉琳主編 .汽車車身制造工藝學(xué) [M].北京 .北京理工大學(xué)出 版社 ,2020年 [13]王大志 .基于乘員保護(hù)的汽車正面碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計與變形控制研究 [J]：[博士學(xué)位論文 ].北京：清華大學(xué)， 2020 [14] [M], 2020 [15] 王霄 , 劉會霞等編著 .CATIA V5R17 高級設(shè)計實例教程 [M].北京 . 冶金工業(yè)出版社 ,2020 [16] 北京兆迪科技有限公司編著 .CATIA V5 寶典 [M].北京 .電子工業(yè)出版社 , 2020 [17] 盛選禹 , 李明志主編 .CATIA 有限元劃分網(wǎng)格教程 [M].北京 .機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 57 [18] 盛選禹 , 李明志等編著 .CATIA V5 R17 有限元分析實例教程 [M].北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 [19] 詹熙達(dá)主編 .CATIA V5 曲面設(shè)計實例精解 [M] .北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 [20] 張應(yīng)遷 , 張洪才編著 .ANSYS 有限元分析從入門到精通 [M].北京 .人民郵電出版社 , 2020 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 58 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè) 計 ，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起 工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 張立軍老師 。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計， 優(yōu)化分析 等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是 張 老師仍然細(xì)心地糾正 設(shè)計 中的錯誤。 不僅是張立軍 老師的專業(yè)水平，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝和我一起 實習(xí) 的同學(xué)， 他們 在本次設(shè)計 中幫助我 克服了許多困難。如果沒有 他們 的 熱心幫助 ，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。 然后感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 最后感謝 我的母校遼寧工業(yè) 大學(xué)四年來對我的栽培。曾經(jīng)以為，離開學(xué)校的時候不會難過，畢竟，這已不是第一次離開校園?？稍趯懴逻@篇致謝詞的時候，眷戀和惆悵 卻 涌上心頭。這 四 年，在我的生命歷程中無疑是美麗的，它是我一輩子享受不盡的財富 ，我愛你我的大學(xué)！ 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 59 附錄 Crash Safety 1. Minimum requirements In this chapter some key values are given and determined for the tubes mentioned as minimum requirements in the rules 2020. With these values a parison is made between the safety of the FSRTE chassis and the ‘standard’ frame made out of tubes. First the reference material properties and dimensions of the tubes are given. Then the behavior in buckling, bending and tension are investigated. Finally the buckling modulus and energy dissipation