车辆碰撞计算机模拟分析与评价
汽车碰撞安全评价方法
汽车碰撞安全评价方法引言：汽车碰撞安全是现代社会对汽车行业具有重要影响力的一个重要指标。
随着交通事故的不断增加，碰撞安全评价方法成为汽车行业的关键问题之一。
本文将介绍一些主流的汽车碰撞安全评价方法和标准，并分析其优缺点。
一、定性评价方法定性评价方法主要通过观察和描述来评估汽车碰撞的安全性能。
这种方法主要侧重于描述碰撞后车辆结构的情况、安全装置的部署情况以及乘员的受伤情况等。
定性评价法的优点是简单易行，适用于初步评估和统计分析。
然而，由于其主观性较强，评价结果不够客观可靠。
二、定量评价方法定量评价方法通过数值计算的方式对车辆碰撞的安全性能进行评估。
这种方法主要使用物理模型和计算机仿真来模拟碰撞事故，并分析各种参数和指标。
目前常用的定量评价方法有以下几种：1. 质量能量方法质量能量方法主要通过碰撞事故中车辆的质量和能量来评估碰撞的严重程度。
该方法利用碰撞前后车辆的撞击速度、质量和形变等参数，计算分析碰撞过程中释放的能量和反作用力。
然后根据能量的大小来评估碰撞的严重程度和乘员的受伤风险。
2. 数值模拟方法数值模拟方法基于计算机仿真技术，通过建立车辆碰撞的物理模型，模拟车辆碰撞事故的发生和发展过程。
该方法利用有限元分析等数学方法，计算并预测车辆各个部件受力情况和形变情况，评估碰撞后车辆的结构完整性和乘员的受伤情况。
3. 实验测试方法实验测试方法是通过构建碰撞实验场景，利用专业测试设备对车辆进行碰撞测试，并通过监测和记录各种物理参数来评估车辆碰撞安全性能。
这种方法可以直观地观察车辆在碰撞中的表现，得到真实可靠的评价结果。
然而，该方法需要大量的时间和资源，并且无法模拟所有可能的碰撞情况。
总结：汽车碰撞安全评价方法旨在提高汽车行业产品的安全性能，减少交通事故的发生和乘员受伤。
定性评价方法和定量评价方法是目前主要的评价手段。
定性评价方法简单易行，但评价结果不够客观可靠。
定量评价方法通过数值计算、模拟仿真和实验测试等手段，能够更准确地评估碰撞安全性能。
基于碰撞模拟仿真的车辆侧面碰撞事故中乘员头部伤害评估
基于碰撞模拟仿真的车辆侧面碰撞事故中乘员头部伤害评估车辆碰撞事故是目前道路交通中最常见的交通事故之一，其中乘员头部伤害问题备受关注。
针对这一问题，利用碰撞模拟仿真技术可以对车辆侧面碰撞事故中乘员的头部伤害进行评估和预测。
本文将详细介绍基于碰撞模拟仿真的头部伤害评估方法，并探讨其在交通事故研究与安全性能改进中的应用。
1. 引言车辆碰撞事故每年造成大量人员伤亡和财产损失，而乘员头部伤害则是事故中的重要因素之一。
因此，评估车辆碰撞事故中乘员头部伤害的严重性和潜在风险具有重要意义。
传统的实验方法成本高昂且耗时，同时无法涵盖所有可能的碰撞情况。
因此，基于碰撞模拟仿真的方法成为评估乘员头部伤害的一种有效且经济的选择。
2. 碰撞模拟仿真技术的原理与应用碰撞模拟仿真技术是一种利用计算机对车辆碰撞过程进行模拟和分析的方法。
它基于数学模型和力学原理，通过对车辆结构、包括车身、座椅和安全气囊等进行建模，模拟出碰撞事故中的动力学响应。
碰撞仿真软件，如欧洲EEVC（European Enhanced Vehicle-safety Committee）提供了丰富的车辆模型和碰撞模拟算法，可以模拟不同碰撞速度和角度的事故情况。
3. 头部伤害评估指标在车辆碰撞事故中，头部伤害的严重性及潜在影响需要通过一些评估指标来进行衡量。
常见的指标包括头部加速度（HIC）、颈部剪切力（Nij）、脑组织应力（BTS）、颅骨应变等。
这些指标可以通过碰撞模拟仿真软件得到并进行分析，进而评估事故中乘员头部的受力状况和伤害程度。
4. 数据采集与预处理进行碰撞模拟仿真前，需要采集车辆、道路和乘员等相关数据，并对其进行预处理。
车辆数据包括车型、尺寸、材料和安全装置等信息；道路数据包括碰撞位置、碰撞角度和碰撞速度等参数；乘员数据包括身高、体重、头部位置和颈部刚度等。
通过精确采集和处理这些数据，可以提高仿真结果的准确性和可靠性。
5. 头部伤害评估模拟基于碰撞模拟仿真的头部伤害评估需要通过设定初始条件和模拟碰撞过程来计算头部伤害指标。
碰撞模拟仿真对不同车速下汽车碰撞响应的探究
碰撞模拟仿真对不同车速下汽车碰撞响应的探究近年来，由于交通事故频发，对汽车碰撞安全性能的研究变得日益重要。
为了减少交通事故造成的人员伤亡和车辆损失，汽车碰撞模拟仿真成为了一种有效的工具。
本文将通过对不同车速下汽车碰撞的模拟仿真，探究不同车速对汽车碰撞响应的影响。
1. 研究背景交通事故是当前社会面临的重大安全问题之一。
根据统计数据显示，不同车速下的交通事故造成了大量的人员伤亡和财产损失。
因此，了解并优化汽车在不同车速下的碰撞响应对于提高汽车碰撞安全性能具有重要意义。
2. 方法介绍为了研究不同车速下汽车碰撞的响应情况，我们使用了碰撞模拟仿真方法。
该方法通过建立各种车辆碰撞的数学模型，并结合计算机技术，实现了对碰撞过程的全面模拟和分析。
通过改变模型中汽车的车速，我们可以模拟不同车速下的碰撞情况，并观察汽车的碰撞响应。
3. 实验设计为了探究不同车速对汽车碰撞响应的影响，我们设计了以下实验：1) 实验参数a) 碰撞速度：我们将选择不同的车速作为实验参数，包括30 km/h、50 km/h和70 km/h。
b) 碰撞角度：为了充分考虑实际交通事故的情况，我们将选取不同碰撞角度进行仿真模拟。
2) 碰撞模拟a) 建立模型：我们将选择一款常见的轿车作为研究对象，并通过三维建模软件建立汽车的几何模型。
b) 碰撞仿真：通过在仿真软件中设置相应的碰撞参数和车速参数，进行碰撞仿真，并获取碰撞响应数据。
4. 实验结果与分析通过对不同车速下的碰撞模拟仿真，我们得到了如下结果：1) 碰撞响应曲线随着车速的增加，碰撞响应曲线呈现出明显的变化。
在低速碰撞下，汽车的碰撞响应相对较小，但随着车速的增加，碰撞响应迅速增大。
2) 碰撞响应时间不同车速下的碰撞响应时间也存在一定差异，高速碰撞下汽车的碰撞响应时间更短。
这提示了在高速碰撞中，车辆乘员受到的冲击更加剧烈，应引起更高的警惕。
5. 结论与建议基于以上实验结果，我们得出以下结论：1) 车速对汽车碰撞响应有着明显影响，高速碰撞下汽车的碰撞响应更为严重。
汽车碰撞模拟及应力分析研究
汽车碰撞模拟及应力分析研究引言：随着汽车安全要求的提高，越来越多的汽车制造商开始重视碰撞测试和应力分析。
通过模拟多种碰撞情况，工程师们能够更好地理解汽车在碰撞过程中的应力分布和损耗情况，从而指导汽车设计和生产。
本篇文章将介绍汽车碰撞模拟和应力分析的基本原理和方法，并探讨其在汽车制造中的应用和意义。
一、汽车碰撞模拟汽车碰撞模拟是通过一系列计算机模型和数值计算方法来模拟汽车在碰撞过程中的物理反应和力学情况。
在汽车碰撞模拟研究中，常见的碰撞类型包括正面碰撞、侧面碰撞、翻车碰撞和多车相撞等。
1. 汽车碰撞模拟的基本原理汽车碰撞模拟的基本原理是利用计算机软件开发一个模拟器来模拟和分析汽车在碰撞中的物理反应、损伤和强度变化。
垂直和水平撞击模拟是模拟汽车在碰撞中的基本方法，这些模拟可以通过多种数值计算方法（如有限元法）来实现。
在汽车碰撞模拟中，首先需要建立汽车的三维模型并进行网格化，然后定义碰撞模型和碰撞参数，包括碰撞速度、角度和强度等。
随后通过计算机模拟仿真汽车的碰撞情况，可以得到汽车在碰撞过程中的各种物理数据，如位移、速度、加速度、应力和损伤。
2. 汽车碰撞模拟的流程汽车碰撞模拟的流程通常包括以下几个步骤：（1）建立汽车的三维模型和网格化处理；（2）定义碰撞模型和参数，包括碰撞类型、角度、速度和强度等；（3）进行数值模拟仿真，获取汽车在碰撞中的各种物理数据；（4）对仿真结果进行分析和评估，包括汽车部件的应力分布和损伤情况等；（5）根据评估结果，进行汽车设计和制造的优化和改进。
3. 汽车碰撞模拟的应用汽车碰撞模拟在汽车制造中具有重要的应用价值。
通过模拟多种碰撞情况，可以测试和评估汽车的强度和安全性，从而指导汽车设计和制造。
同时，汽车碰撞模拟还可以优化汽车的结构和材料，从而提高汽车的性能和经济效益。
二、汽车应力分析汽车应力分析是对汽车在运动和碰撞过程中所承受的应力和损伤进行分析和评估。
汽车在运动和碰撞中所承受的应力包括静态应力和动态应力，其中静态应力指的是汽车各部件所承受的静载荷，动态应力指的是汽车在运动和碰撞中所承受的动载荷。
低速汽车碰撞模拟与分析
低速汽车碰撞模拟与分析作为智能化和自动化的典型应用，汽车行业一直在进行着各种技术上的探究和实践。
对于汽车安全性方面的研究更是不断推进，其中低速碰撞模拟和分析技术成为汽车安全研究的重要方向。
本文将从低速汽车碰撞模拟技术的背景、原理以及应用，对其进行分析和归纳，希望能给读者带来一些启示。
一、背景汽车行业自20世纪初期起分为多个组别开发车型，从而满足不同消费者的需求，逐渐演变出了大量车型的生产。
不过，随着人们对交通事故死亡人数和人身伤害的关注日益增强，汽车行业的发展也面临着日益严峻的挑战。
因此，提高汽车安全性成为汽车工业的一大主题。
汽车碰撞模拟技术的出现，为推动汽车安全性进步提供了新的思路。
自20世纪80年代初，针对相对较慢的车速，低速碰撞被视为安全碰撞。
然而，在碰撞过程中，车辆和乘客都面临着极高的损伤和伤亡风险。
1997年，低速碰撞被定义为车速低于15英里/小时的碰撞。
为了更好地模拟和研究低速碰撞，低速汽车碰撞模拟技术就被引入到汽车工业的安全研究中。
二、原理低速汽车碰撞模拟技术主要依靠计算机模拟技术，模拟低速碰撞过程，通过计算机图像、指标显示和故障警告，反映低速碰撞的实际情况，可为汽车碰撞安全性评估提供可靠的标准。
在进行低速碰撞模拟时，需要首先进行汽车钢材防护性能的测试以及汽车座椅动态响应、安全带和气囊等安全设备的测试。
随后，将所述数据导入碰撞模拟计算机中，进行低速汽车碰撞策略的研究和优化，并对模拟结果进行分析和评估。
三、应用低速汽车碰撞模拟技术的应用可以帮助汽车厂商更好地了解自己的汽车碰撞安全性能，以及其他同行业竞争厂商的汽车碰撞安全性能表现，有助于厂商们不断完善汽车设计和制造工艺，提高汽车安全性能。
同时，低速汽车碰撞模拟技术在交通安全事故调查中也起着至关重要的作用。
通过计算机模拟的结果，在交通事故调查中为找出事故的原因、责任以及提供给保险公司进行理赔，提供明确和详实的分析数据。
总之，低速汽车碰撞模拟技术在汽车工业的发展进程中发挥着巨大的作用。
汽车碰撞测试中的数据分析与结果验证方法
汽车碰撞测试中的数据分析与结果验证方法汽车碰撞测试是车辆安全性能评价的重要环节，其结果验证和数据分析对于提高车辆安全性能的可靠性至关重要。
本文将介绍汽车碰撞测试中的数据分析与结果验证方法，以确保测试结果的准确性和可靠性。
在汽车碰撞测试中，数据分析是指通过对碰撞测试过程中获取的数据进行处理和分析，从而揭示车辆在碰撞中的行为和响应。
数据分析的目的是为了了解车辆在碰撞中是否达到了设计要求，评估车辆的安全性能。
下面将介绍几种常用的数据分析方法。
首先是离散数据统计分析方法。
离散数据是指在碰撞测试过程中以数字形式记录的数据，如速度、加速度、变形量等。
通过对这些数据进行统计分析，可以得到车辆在碰撞过程中的平均值、最大值、最小值等参数，从而对车辆的碰撞性能进行评估。
其次是连续数据处理方法。
连续数据是指在碰撞测试过程中以曲线形式记录的数据，如碰撞时车辆的位移-时间曲线、速度-时间曲线等。
通过对这些曲线进行处理，可以得到车辆在碰撞过程中的位移、速度、加速度等关键参数，进而评估车辆的碰撞行为。
另外，还可以利用有限元分析方法进行数据分析。
有限元分析是一种数值计算方法，可以通过建立车辆的碰撞模型，模拟车辆在碰撞过程中的行为和响应。
通过有限元分析，可以预测车辆在碰撞中的变形情况、应力分布等，为碰撞测试结果的验证提供更多的准确性和可靠性。
除了数据分析，结果验证也是汽车碰撞测试的关键环节。
结果验证是指通过实验、模拟或理论等手段，对碰撞测试结果进行验证和比对，以验证测试数据的可靠性和准确性。
首先是实验验证方法。
实验验证是通过进行真实的碰撞试验，对测试结果进行验证。
例如，可以在实验室或测试场地进行车辆碰撞试验，对比实验结果与测试结果，验证测试数据的准确性和可靠性。
其次是数值模拟验证方法。
数值模拟验证是通过建立车辆的碰撞模型，在计算机上进行数值模拟，对比计算结果与测试结果，验证测试数据的可靠性和准确性。
数值模拟可以通过有限元分析方法进行，可以更加精确地模拟车辆在碰撞中的行为和响应。
汽车碰撞模拟仿真分析
东北大学硕士学位论文汽车碰撞模拟仿真分析姓名：曹华龙申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：赵广耀20060201东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析图４．１０ｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．１ＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒａｔＯｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ图４．２５０ｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．２Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒａｔ５０ｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析图４．３ｌＯＯｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．３ＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏＪ＂ａｔ１００ｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ４．２．２正面碰撞位移变化结果分析分别取汽车前立柱上一点４０５９１和中立柱上一点４３１１４作为分析参考点（如图４．４所示）。
由于该车碰撞的初始速度设为ｘ轴负向１３．４ｍ／ｓ，Ｙ轴方向与ｚ轴方向速度为０，所以本文讨论中只探讨各量在ｘ轴方向的变化。
图４．４Ａ柱和Ｂ柱上的测量点Ｆｉｇ４．４ＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｐｏｉｎｔｏｆＡｐｉｌｌａｒａｎｄＢｐｉｌｌａｒ图４．５所示显示了前立柱上节点４０５９１相对于中立柱上节点４３１１４的位移变化。
从图中可以看出，碰撞结束时，最大相对位移约为１０．４ｍｍ。
此位移对车门来说变形不大，车门可以在不借助其他工具的情况下打开，乘员可以顺利逃生。
东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析‰～；－ｋ、茂≮≮≮３警、．＼ｌ｜‘≮｛ｌ图４．５前立柱上节点４０５９１相对于中立柱上节点４３１１４的位移变化Ｆｉ９４．５ＴｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆＮｏｄｅ４０５９１ａｔｆｒｏｎｔｐｉｌｌａｒｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｎｏｄｅ４３１１４ａｔｃｅｎｔｅｒｐｉｌｌａｒ分别取防火墙和地板上的点２９６３６和点２８０９７为测量点（如图４．６所示）。
获得防火墙相对地板的位移变化如图４．７所示。
其最大相对位移为１２７ｍｍ，此距离使乘员腿部受力会很大，对乘员空间会有很大影响。
汽车碰撞模拟仿真技术
汽车碰撞模拟仿真技术汽车碰撞是汽车行业中十分重要的一个领域，同时也是一项非常危险的任务。
目前，汽车碰撞模拟仿真技术已经成为汽车行业的一项重要技术。
这项技术可以帮助汽车设计师根据更真实的碰撞情况进行汽车设计和改进。
本文将从汽车碰撞模拟仿真技术的原理、应用、前景和优缺点四个方面进行论述。
一、汽车碰撞模拟仿真技术的原理汽车碰撞模拟仿真技术是通过优秀的CAE分析软件模拟模型，来对整车或者车辆部件的碰撞响应进行分析的技术。
其基本原理是对车辆发生碰撞时，使车辆各组成部分变形或者破坏，并将碰撞时的各部分变形情况进行模拟，然后会得到所需的碰撞相关信息。
二、汽车碰撞模拟仿真技术的应用汽车碰撞模拟仿真技术在汽车工业中的应用非常广泛。
汽车碰撞模拟仿真技术可以帮助汽车制造商更加准确和更快地弄清汽车的碰撞性能、销售技术和多个关键气袋的布置和效果，并从中改进最终的汽车设计。
它可以通过提前对汽车的碰撞消耗进行分析，使制造商能够更好地了解汽车的实际消耗情况，保证汽车在发售前的安全性能。
在设计新汽车的时候，汽车制造商可以使用汽车碰撞模拟仿真技术来处理不同的碰撞情况，以进行更新汽车设计的过程。
例如，为了提高汽车的碰撞安全性能，制造商可以使用模拟数据来优化汽车的构造和材料，使汽车的安全性能更好。
三、汽车碰撞模拟仿真技术的前景随着汽车行业的不断发展和变化，汽车制造商面临越来越多的技术挑战。
汽车碰撞模拟仿真技术可以帮助汽车制造商在进行安全测试时减少时间和人力成本，同时为更好地改进汽车的安全性能提供更真实、更可靠的数据支持。
在未来的数年中，汽车碰撞模拟仿真技术的发展前景非常广阔，对于推动汽车工业的发展和进步，将会起到非常重要的作用。
四、汽车碰撞模拟仿真技术的优缺点汽车碰撞模拟仿真技术的优点有很多，最明显的优点是可以大大减少汽车碰撞测试时的时间和人力成本。
它还能够更加准确地预测汽车在真实碰撞情况下的表现，并从中获取更多关于汽车性能和构造方面的信息。
汽车碰撞模拟仿真在车辆动力学分析中的应用
汽车碰撞模拟仿真在车辆动力学分析中的应用随着现代汽车工业的飞速发展，安全性已经成为汽车制造商和消费者关注的重要问题之一。
为了确保车辆在碰撞事故中的安全性能，汽车碰撞模拟仿真成为了一种有效且经济的方法。
本文将介绍汽车碰撞模拟仿真技术在车辆动力学分析中的应用，并探讨其在提高车辆安全性能方面的价值。
1. 车辆碰撞模拟仿真技术的概述汽车碰撞模拟仿真是通过计算机建模和仿真技术来模拟和预测车辆在碰撞过程中的动态响应。
它能够帮助工程师评估车辆的结构强度、安全气囊的部署策略、座椅和安全带的设计等因素对车辆乘员的保护性能的影响。
通过模拟不同碰撞情况下的车辆响应和受力分布，在事故发生前就对车辆的性能进行评估，从而有效提高车辆的安全性。
2. 汽车碰撞模拟仿真在车辆结构设计中的应用在汽车制造过程中，为了确保车辆在碰撞事故中的安全性能，设计车辆的结构强度是非常重要的一项工作。
通过碰撞模拟仿真，工程师可以在车辆设计的早期阶段评估车身的刚度和耐撞性能，从而优化车辆的结构以提高碰撞时的保护性能。
此外，通过模拟不同碰撞类型，如正面碰撞、侧面碰撞和倒车碰撞等，工程师可以评估不同碰撞情况下的受力分布和变形情况，从而指导车辆的结构改进和优化。
3. 汽车碰撞模拟仿真在安全气囊设计中的应用安全气囊作为车辆被动安全系统的重要组成部分，对于保护乘员在碰撞事故中起到至关重要的作用。
通过碰撞模拟仿真，工程师可以评估不同碰撞情况下安全气囊的部署策略、充气速度和触发时机等因素对乘员保护性能的影响。
同时，还可以通过模拟不同碰撞类型，如正面碰撞、侧面碰撞和翻滚碰撞等情况下安全气囊的充气和保护效果，为安全气囊的设计和优化提供科学依据。
4. 汽车碰撞模拟仿真在座椅和安全带设计中的应用座椅和安全带是车辆被动安全系统的另外两个重要组成部分。
它们的设计和优化对于乘员的安全保护具有重要意义。
通过碰撞模拟仿真，工程师可以评估不同碰撞情况下座椅和安全带的受力分布和变形情况，从而优化它们的设计。
基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析
基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析在汽车领域，汽车碰撞仿真分析是一项重要的研究工作。
利用计算机软件ANSYS，可以对汽车碰撞过程进行详细的模拟和分析，以评估车辆的安全性能。
本文将以基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析为主题，从原理、流程和应用三个方面展开叙述。
一、原理汽车碰撞仿真分析的基本原理是利用有限元方法（Finite Element Method，简称FEM），将车辆模型离散成多个小网格，并在每个网格上建立方程。
通过求解这些方程，可以得到车辆在碰撞过程中的受力、变形等信息。
ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，可以模拟和求解这些方程，从而实现准确的汽车碰撞仿真。
二、流程汽车碰撞仿真分析的流程可以分为准备工作、建模、求解和后处理四个阶段。
1. 准备工作：在进行碰撞仿真前，需要准备车辆CAD模型、碰撞场景参数等相关信息。
首先，将车辆CAD模型导入ANSYS软件，并对其进行几何网格划分和网格细化。
其次，根据碰撞场景需求，设置碰撞速度、角度、碰撞物等参数。
2. 建模：在建模阶段，需要为汽车模型设置材料属性、约束条件和加载条件。
首先，根据汽车零部件材质，添加相应的材料属性。
然后，将汽车模型与地面或其他环境进行约束连接。
最后，根据具体碰撞情况，添加相应的碰撞物和加载条件。
3. 求解：在ANSYS软件中，通过选择适当的求解器和求解参数，对建模阶段所设定的方程进行求解。
求解过程中，应关注模型的收敛性、计算时间和计算精度，并进行适当调整和迭代，以获得准确而稳定的结果。
4. 后处理：求解完成后，需要对仿真结果进行后处理和分析。
通过ANSYS软件提供的可视化工具，可以对车辆的受力分布、变形情况等进行可视化展示，并提取关键数据进行比较和评估。
三、应用基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析在汽车工业中得到了广泛的应用。
具体来说，它主要应用于以下几个方面：1. 车辆安全评估：通过对车辆在不同碰撞条件下的仿真分析，可以评估车辆的安全性能，并提出改进方案。
汽车碰撞仿真分析的关键技术与应用
汽车碰撞仿真分析的关键技术与应用引言近年来，汽车碰撞仿真分析技术在汽车工业中得到了广泛应用。
这项技术可以通过计算机模拟车辆碰撞过程，预测事故中的破损情况、车辆变形、乘员安全等关键指标，为汽车设计和安全评价提供了重要的依据。
本文将重点介绍汽车碰撞仿真分析中的关键技术和应用案例。
一、碰撞模型建立车辆碰撞仿真分析的第一步是建立碰撞模型。
根据具体研究目的和问题需求，可以使用有限元方法（Finite Element Method，简称FEM）或者多体动力学方法（Multi-Body Dynamics, 简称MBD）来构建模型。
FEM方法适用于细节化的应力和变形分析，而MBD方法则适用于动力学特性和整体运动仿真。
模型建立需要准确收集车辆结构和材料信息，以确保仿真结果的可靠性。
二、碰撞数据采集在进行车辆碰撞仿真分析之前，需要准确获取碰撞过程中的数据。
数据采集的手段包括传感器和摄像机等。
传感器可以记录车辆碰撞前后的速度、加速度、应力、变形等关键参数，而摄像机可以提供碰撞过程的图像和视频素材。
准确的数据采集是汽车碰撞仿真分析的基础，确保仿真结果的准确性和可靠性。
三、碰撞仿真模拟在模型建立和数据采集完成后，可以进行碰撞仿真模拟。
仿真软件通常将碰撞过程建模为一个时间步进的过程，通过数值计算模拟车辆碰撞过程中的力学行为。
在模拟过程中，可以通过调整车辆初始状态、速度、碰撞角度等参数来观察不同条件下的碰撞结果。
仿真模拟可以大大缩短实际的研发时间和成本，为汽车安全设计提供了高效的工具。
四、碰撞结果分析碰撞仿真模拟完成后，需要对仿真结果进行全面的分析。
这包括对车辆的变形情况、应力分布、乘员安全性能等关键指标进行评估。
其中，乘员安全性能的评估是汽车碰撞仿真分析的核心目标之一。
通过分析碰撞仿真结果，可以发现结构弱点、优化设计方案，提高车辆的安全性能。
五、应用案例在汽车碰撞仿真分析领域，已经有许多成功的应用案例。
例如，某汽车制造商使用碰撞仿真技术来评估新车型的安全性能，优化车身结构，减少乘员受伤风险。
仿真分析在汽车碰撞模拟中的计算精度与可靠性评估
仿真分析在汽车碰撞模拟中的计算精度与可靠性评估在汽车安全性能研究领域，碰撞模拟是一个重要的手段。
它通过使用计算机仿真软件，对汽车在碰撞过程中的受力情况进行模拟与分析，以评估汽车的安全性能。
然而，对于这种仿真分析方法，我们需要关注其计算精度与可靠性。
本文将探讨仿真分析在汽车碰撞模拟中的计算精度与可靠性评估问题。
一、计算精度评估在汽车碰撞模拟中，计算精度是一个重要的指标，它影响着模拟结果的准确性。
计算精度评估主要从以下两个方面进行：1.1 数值方法选择在汽车碰撞模拟中，常用的数值方法有有限元法、多体动力学法等。
不同的数值方法适用于不同的问题和场景，其计算精度也有所差异。
因此，在进行碰撞模拟时，我们需要根据具体情况选择适合的数值方法，以提高模拟结果的计算精度。
1.2 模型建立与验证在进行汽车碰撞模拟之前，我们需要建立汽车的数学模型，并对其进行验证。
模型的合理性和准确性对计算精度有着重要影响。
模型建立时需要考虑车辆结构、材料力学性质等因素，同时还需要进行实验验证以确保模型的准确性。
只有在模型建立与验证的基础上，我们才能进行精准的碰撞模拟计算。
二、可靠性评估在进行汽车碰撞模拟时，除了计算精度外，还需要关注模拟结果的可靠性。
可靠性评估主要包括以下几个方面：2.1 敏感性分析敏感性分析是一种常用的可靠性评估方法，它通过改变参数值或模型假设等因素，观察结果的变化情况，以评估模拟结果的可靠性。
在进行汽车碰撞模拟时，我们可以对模型参数进行敏感性分析，以了解模拟结果对参数变化的敏感程度，从而判断模拟结果是否可靠。
2.2 精度验证为了评估模拟结果的可靠性，我们还需要将仿真结果与实际测试结果进行对比。
通过与实际测试结果的比对，我们可以判断模拟结果的准确性，并评估模拟方法的可靠性。
精度验证是一种常用的评估模拟可靠性的方法，在汽车碰撞模拟中具有重要意义。
2.3 算例比较在进行汽车碰撞模拟时，我们可以通过开展不同算例的比较研究，评估模拟结果的可靠性。
车辆碰撞仿真分析及安全评价研究
车辆碰撞仿真分析及安全评价研究近年来，车辆碰撞事故频发，给人们的生命财产造成了巨大的损失。
因此，车辆碰撞仿真分析及安全评价研究显得尤为重要。
本文将从三个方面，即车辆碰撞仿真技术、碰撞安全评价标准和碰撞安全设计，进行探讨。
一、车辆碰撞仿真技术车辆碰撞仿真技术是运用计算机软件模拟车辆碰撞过程，对车辆结构、材料等进行分析，能准确地预测车辆碰撞事故的发生、评估车辆安全性能，为汽车设计提供重要的技术支撑。
车辆碰撞仿真技术目前主要有两种方法：一种是有限元法（Finite Element Method，简称FEM），另一种是多体动力学法（Multibody Dynamics，简称MBD）。
FEM法适用于对车辆结构进行精细化模拟，它能够预测复杂应力场和变形特征，有效地利用了有限元法的优点。
而MBD法能够预测车辆运动，是较为常用的方法。
车辆碰撞仿真技术不仅仅是对事故发生前的分析，他在事故发生后的分析上也具有重要的意义。
模拟车辆碰撞事故前的情况可以使我们获得车辆碰撞前的安全评价结果，如果车辆碰撞后安全性能不佳，我们可以在模拟数据的基础上进行安全性能改进，以便提高车辆的安全性能。
此外，车辆碰撞仿真技术能够节省大量的时间和成本，同时减少对实际车辆的破坏。
二、车辆碰撞安全评价标准车辆碰撞安全评价标准是评估车辆碰撞安全性的重要工具，主要包括欧洲(EuroNCAP)、美国(NHTSA)、中国(C-NCAP)等三个标准。
这几个标准各有特点，但基本都采用了五星级评价体系，即车辆安全性能好坏取决于星级评分，星级越高则表明车辆的安全性能越好。
欧洲(EuroNCAP)的评价标准比较严格，除了评估车辆在车辆碰撞中所受的伤害外，还评估车辆的主动安全性能、被动安全性能、儿童安全性能、行人保护性能、辅助安全性能等多个指标。
美国(NHTSA)则更注重车辆碰撞中的底盘稳定性和轮胎抓地力情况，评价车辆在各种碰撞事故中的表现。
在华的C-NCAP标准参照了EuroNCAP标准，重点评价汽车的被动安全性能，其他指标随着标准的日益完善，正在逐步加入到C-NCAP标准之中。
汽车碰撞模拟技术的研究与应用
汽车碰撞模拟技术的研究与应用一、引言随着汽车行业的发展，越来越多的车辆在路上行驶。
无论是在高速行驶还是在城市道路上，交通事故都时有发生。
传统的交通事故分析往往依靠现场勘查、证人询问、视频监控等手段，不仅费时费力，而且准确性有限。
而汽车碰撞模拟技术的研究与应用则可以通过计算机模拟和仿真技术，精确地模拟事故发生时的碰撞过程和变形情况，为现场事故调查提供准确的数据和参考。
二、汽车碰撞仿真技术的概述汽车碰撞仿真技术是指利用计算机模拟和仿真技术，对车辆在发生碰撞时的变形情况、内部力学性质等进行预测和分析，可以帮助人们了解车辆碰撞过程，分析影响事故结果的因素，为汽车制造商和政府等机构提供科学的安全性评价和事故分析。
汽车碰撞仿真技术可以模拟不同类型的碰撞，包括前撞、侧撞、后撞、翻车等。
同时，可以模拟不同车速、不同角度、不同碰撞对象等多种因素，以精确预测影响碰撞结果的各种因素。
三、汽车碰撞仿真技术的研究进展汽车碰撞仿真技术的研究始于20世纪80年代，当时主要使用的是有限元方法和多体系统动力学模型。
随着计算机技术和仿真技术的不断发展，现在已经广泛应用于汽车行业中。
当前主要针对以下方向进行研究：1.优化车辆结构设计，提高车辆碰撞安全性；2.提高安全气囊的效率和安全性；3.评估事故后的车辆损伤情况；4.仿真事故过程，探究影响事故结果的各种因素。
四、汽车碰撞仿真技术的应用1.汽车制造汽车碰撞仿真技术可以帮助汽车制造商在设计过程中评估车辆的碰撞安全性能，减少原型车测试和研发成本，提高车辆的安全性能。
2.政策制定政府制定交通安全政策时，需要参考汽车碰撞仿真技术的分析结果，以制定更加科学合理的政策。
3.事故调查事故现场证据往往不充分，汽车碰撞仿真技术可以根据现场数据模拟事故过程，重建事故发生时的损伤情况和车辆状态，为事故调查提供科学的依据。
4.汽车安全教育汽车碰撞仿真技术可以以直观生动的方式展示事故发生过程和受伤情况，对提高公众安全意识具有积极意义。
基于汽车碰撞模拟仿真的车辆翻滚安全性能评估研究
基于汽车碰撞模拟仿真的车辆翻滚安全性能评估研究车辆安全性能一直是汽车制造业的重要关注点。
在各种交通事故中，车辆的翻滚是一种具有很高危险性的事故形式，因此，评估车辆翻滚时的安全性能至关重要。
近年来，随着计算机仿真技术的发展，基于汽车碰撞模拟仿真的方法成为研究车辆翻滚安全性能的有效手段。
1. 研究背景车辆翻滚事故在道路交通事故中占据了一定比例，其造成的人员伤亡和财产损失非常严重。
因此，研究车辆翻滚的原因和机制，评估车辆翻滚时的安全性能，对于改进车辆结构设计和安全性能提升具有重要意义。
2. 汽车碰撞模拟仿真技术汽车碰撞模拟仿真技术是通过计算机建模和仿真软件来模拟和分析车辆在不同碰撞情况下的动力学响应。
它可以快速准确地模拟车辆在碰撞过程中受到的力和变形情况，为评估车辆翻滚的安全性能提供科学依据。
3. 车辆碰撞模型建立为了进行车辆翻滚的安全性能评估，首先需要建立车辆的碰撞模型。
这一步需要收集车辆的几何尺寸和材料特性等参数，并使用计算机辅助设计软件进行三维建模。
然后，根据不同碰撞情况的需求，设计相应的碰撞实验程序，如前向碰撞、侧向碰撞等。
4. 碰撞仿真参数设置在进行汽车碰撞模拟仿真时，需要设置不同的参数来模拟不同的碰撞情况。
比如，设置碰撞速度、碰撞角度、碰撞物体的质量和形状等。
这些参数的设置需要根据实际情况和研究目的来确定，以保证仿真结果的准确性和可靠性。
5. 车辆翻滚仿真分析通过进行汽车碰撞模拟仿真，可以获得车辆在不同碰撞情况下的动力学响应，如位移、速度、加速度等。
基于这些数据，可以进行进一步的分析，评估车辆在碰撞过程中的稳定性和倾覆倾角。
通过与标准或者规定的安全性能指标进行比较，得出车辆的翻滚安全性能评估结果。
6. 车辆翻滚安全性能优化根据车辆翻滚安全性能评估的结果，可以发现车辆存在的安全性能问题，并提出相应的优化建议。
比如，改进车辆的结构设计，加强车辆的刚度和抗倾覆能力；优化车辆的悬挂系统，提高车辆的稳定性和平顺性；优化车辆的电子控制系统，提高车辆的动态稳定性和操控性。
汽车碰撞模拟仿真评估碰撞对车辆座舱内噪声的影响
汽车碰撞模拟仿真评估碰撞对车辆座舱内噪声的影响近年来，汽车安全性成为了人们选购汽车时的重要考量因素之一。
与此同时，座舱内噪声对于驾乘者的舒适感和健康状况也有着重要影响。
在汽车碰撞事故中，座舱内的噪声级别直接关系到驾乘者的安全性和舒适性。
为了评估碰撞对车辆座舱内噪声的影响，传统的试验方法存在时间和成本上的限制，而汽车碰撞模拟仿真则成为了一种有效的补充手段。
汽车碰撞模拟仿真技术通过计算机软件模拟车辆在碰撞过程中的各种力学行为，从而预测碰撞后车辆和乘客的受力情况。
在仿真过程中，座舱内噪声的评估被引入为一项关键指标，用于衡量碰撞对驾乘者安全性和舒适性的影响程度。
首先，通过分析车辆碰撞前和碰撞后的变形情况，模拟仿真可计算出车辆碰撞产生的各向力和声压，进而定量地评估车辆座舱内的噪声水平。
这为研究人员提供了有效的指导和依据，以采取相应的措施改善车辆的防撞和减噪性能。
例如，针对碰撞后产生的噪声问题，可以通过合理设计和优化车身结构以降低噪声传递或安装隔音材料来改善车辆座舱内的噪声环境。
其次，模拟仿真可以帮助研究人员分析座椅、安全带以及其他安全设施对发生碰撞时乘客的保护效果以及减少噪声传递的影响。
通过观察仿真模型中乘客的受力情况和相应的噪声水平，可以进行不同安全设施的比较和优化设计。
这有助于提高乘客的安全性和座舱内的舒适性，减少碰撞事故对乘客健康的潜在威胁。
此外，汽车碰撞模拟仿真技术还可以通过模拟不同碰撞情况和不同车辆结构对座舱内噪声的影响进行对比研究。
这有助于汽车制造商在设计阶段就对车辆结构进行优化，以降低座舱噪声水平。
同时，优化车辆结构也可以减少碰撞事故对车辆造成的损害，提高整车的安全性能。
综上所述，汽车碰撞模拟仿真在评估碰撞对车辆座舱内噪声的影响方面具有重要的应用价值。
通过模拟不同碰撞情况和不同车辆结构，可以定量地评估碰撞对驾乘者的安全性和座舱内噪声的影响程度，并为改善车辆的防撞和减噪性能提供依据。
随着计算机仿真技术的不断发展和汽车安全性要求的提高，汽车碰撞模拟仿真将在未来发挥更加重要的作用。
汽车安全碰撞试验与评价标准
汽车安全碰撞试验与评价标准随着汽车交通的不断发展，人们对汽车安全的需求也越来越高。
汽车碰撞试验是评估汽车在事故中的安全性能的重要手段之一。
本文将介绍汽车安全碰撞试验的基本原理、常见的试验类型以及评价标准。
一、汽车安全碰撞试验的基本原理汽车安全碰撞试验旨在模拟道路上发生的真实交通事故，评估汽车在不同碰撞条件下的安全性能。
试验通常采用威力巨大的试验设备，如碰撞试验机、安全气囊等。
通过模拟不同碰撞情况，包括正面碰撞、侧面碰撞和倒车碰撞等，测量并记录汽车在试验中的运动学参数和动力学参数，以评估汽车在事故中的表现。
二、常见的汽车安全碰撞试验类型1. 正面碰撞试验正面碰撞是汽车事故中最常见的一种碰撞类型。
正面碰撞试验通常采用移动壁式碰撞试验机，使试验车辆以特定速度撞击移动壁，测量撞击过程中车辆的运动学和动力学参数。
这项试验对评估车辆的安全性能至关重要。
2. 侧面碰撞试验侧面碰撞是汽车事故中较为严重的一种碰撞类型，常常造成乘客的严重伤害。
侧面碰撞试验通常采用移动车壁式试验装置，在车辆的侧面施加特定速度的侧向冲击力，测量车辆的运动学和动力学参数，并评估车辆的安全性能。
3. 倒车碰撞试验倒车事故在日常生活中时有发生。
倒车碰撞试验通常通过后方受损模拟装置，使试验车辆以一定速度撞击模拟装置，通过测量车辆的运动学和动力学参数，评估车辆的安全性能。
三、汽车安全碰撞试验的评价标准1. 欧盟新车评价计划（Euro NCAP）欧盟新车评价计划是全球最重要的汽车安全评价标准之一。
根据该计划，汽车将接受一系列的碰撞试验，包括正面、侧面和倒车碰撞等。
根据试验结果，汽车会被评定为一到五颗星，用以表示其整体安全性能。
消费者可以通过这些评级来选择更加安全的汽车。
2. 美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）美国国家公路交通安全管理局负责制定并执行美国的汽车碰撞安全评价标准。
汽车将接受一系列的前向和侧向碰撞试验，并根据试验结果进行评级。
其中，最高评级为五星级安全，最低评级为一星级安全。
汽车碰撞模拟技术研究
汽车碰撞模拟技术研究1.引言汽车碰撞模拟技术是指在计算机上模拟汽车在不同速度、角度等条件下发生碰撞时的情况，以预测碰撞对车辆损坏、乘员伤害等方面的影响。
碰撞模拟技术已经成为现代汽车设计中必不可少的一部分，可以通过模拟分析来指导汽车设计改进以提高车辆的安全性能、降低乘员伤害风险。
2.碰撞模拟技术的发展历程碰撞模拟技术最早应用于航空航天领域，在20世纪60年代开始进入汽车工业，最初主要基于传统的有限元分析方法，在20世纪90年代后期开始引入多物理场方法、多领域、多尺度方法等新技术，不断完善。
目前，最先进的碰撞模拟技术已经可以模拟包括车辆、乘员和周围环境在内的多个方面的物理数值模型，包括刚体和变形体之间的相对运动、互相作用、形状变化、应力、应变、位移、速度等参数。
3.汽车碰撞模拟技术的研究内容3.1 车辆碰撞模拟车辆碰撞模拟主要研究发生碰撞时车辆的变形、整车受力、驾乘人员安全等问题。
通过模拟软件可以计算各种车型在不同速度、不同碰撞角度下的受力变形情况，可以为汽车制造商和设计机构提供美学、结构、安全等方面的参考，为制定汽车安全标准提供支持。
3.2 人体生物力学模拟人体生物力学模拟主要研究发生碰撞时人体的生物力学响应，重点关注受力部位（如头部、胸部、腰部、腿部等）的变形和性质变化。
基于实验和解剖学数据，开发出基于人体数量级体模型的碰撞模拟软件，可以分析人体在不同碰撞条件下受力变形情况，为汽车制造商和设计机构设计和改进安全气囊、安全带等安全装置提供支持。
3.3 不同碰撞角度下的模拟车辆碰撞模拟还可以针对不同碰撞角度进行模拟，比如车前碰撞、车后碰撞、侧面碰撞等，分析车辆的受力和变形，并计算乘员的伤害情况。
这种模拟可以为汽车设计师留下不同设计选择下的应对措施，从而使车辆适应不同碰撞场合下的安全保护要求。
4.应用领域和发展方向汽车碰撞模拟技术广泛应用于汽车制造业、汽车安全设计、汽车碰撞实验等多个领域。
通过未来的发展，该技术可以从减排优化到安全、驾驶辅助，甚至是无人驾驶的发展方向，预测交通事故风险，优化设计车辆及交通策略。
CAE-整车碰撞仿真分析
整车碰撞仿真分析完成整车建模、设置好相应的测试单元，并核对模型整车情况与试验完全一致后即可将模型提交计算，完成计算后即可对结果进行分析。
正面刚性壁碰撞仿真分析内容主要包括：仿真计算可信性分析；整车和关键部件变形分析；B柱速度/加速度分析；A柱折弯分析；前侵入分析；假人伤害情况分析。
1 仿真计算可行性分析在整车碰撞仿真中虽然顺利完成计算，但由于有以下三个原因的存在并不能保证该计算结果完全准确可靠。
（1）在有限元仿真计算中涉及多种积分算法和不同的接触算法，系统为保证计算正常进行有时会自动增加某些部件的质量，如果该质量增加太多则会导致后期计算结果不可信。
（2）为节约计算时间计算中更多时候采用了非全积分的积分算法，这时将有可能在计算中发生沙漏，导致系统总体能力不守恒。
（3）在接触计算中如果接触设置不合理，将有可能产生较大的界面滑移能，这也是导致系统总能量不守恒的重要因素。
所以在顺利完成仿真计算后，需要对计算结果进行分析。
只有由于上述因素导致的质量增加和能量变化在可接受的范围内，再能认为该模型仿真计算结果是可信的，值得分析的。
打开计算输出的glstat文件或binout文件的glstat选项（见图1. 1），可以方便查看模型计算中涉及的以上因素变化曲线。
图1.1binout文件glstat选项菜单质量增加和能量变化查看内容为added_mass、energy_ratio，一般要求最终质量增加和能量变化不得超过5%，通常计算中初始质量增加在10kg以内，随着计算的进行整车质量还将有所增加。
关于能量变化曲线一般查看hourglass_energy、internal_energ y、kinetic_energy、interface_energy、total_energy这五项。
通常情况这五条曲线形状大致如图1.2。
图1.2仿真过程中能量变化曲线如图1.2可以观察到系统动能逐步转换为内能的过程，图中几条曲线一般应该为光滑过渡，如果在某位置发生突变则有可能是这个位置发生了较大的沙漏或质量增加。
汽车碰撞安全评价规程
汽车碰撞安全评价规程引言：在现代社会中，汽车行业的发展迅速，人们的生活与汽车已经密不可分。
然而，随着交通工具的普及和道路交通的拥挤，安全问题也日益受到重视。
汽车碰撞安全评价规程的制定和执行，对于确保驾驶员和乘客的生命安全具有重要意义。
本文将对汽车碰撞安全评价规程的相关内容进行详细介绍。
一、背景在过去的几十年里，汽车安全已经取得了显著的进步。
然而，不同品牌和型号的汽车之间的碰撞安全性能存在差异，为了更好地保护乘客的生命安全，汽车碰撞安全评价规程的建立迫在眉睫。
二、评价指标汽车碰撞安全评价规程主要包括以下几个方面的评价指标：1. 安全性能测试：通过对汽车进行正面碰撞、侧面碰撞、后部碰撞等实验，评估汽车在不同碰撞情况下的安全性能。
2. 防护装备评估：评估车辆是否配置了碰撞预警系统、安全气囊、安全带等防护装备，以提供更好的保护措施。
3. 座椅及乘客保护：评估汽车座椅的稳固性、头部支撑性能、儿童座椅的固定性能等，以确保乘客在碰撞中得到最大程度的保护。
4. 步行保护：评估车辆前部设计、行人保护系统等措施的有效性，以减少行人在事故中受伤的可能性。
5. 车辆结构和材料：评估车辆结构的刚性和材料的吸能能力，以提高车辆在碰撞中的抵抗力。
三、评价方法为了制定科学的汽车碰撞安全评价规程，我们可以采用以下评价方法：1. 数值模拟：利用计算机仿真技术，在不同碰撞情况下对整车系统进行力学分析，预测汽车在碰撞中的变形和受力情况。
2. 实车碰撞试验：通过对不同类型的汽车进行实车碰撞试验，记录碰撞过程中的各项数据，并根据实验结果对汽车碰撞安全性进行评估。
3. 数据分析：根据大量实车碰撞试验数据，利用统计学方法分析汽车碰撞事故的特点和规律，为制定评价规程提供科学依据。
四、评估标准在制定汽车碰撞安全评价规程时，应制定相应的评估标准，以便对不同车型的碰撞安全性能进行评价和比较。
1. 制定实验方案：根据实际情况和需要，制定汽车碰撞实验方案，包括碰撞类型、撞击速度和角度等。
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收稿日期:2007206227基金项目:国家自然科学基金资助项目(10402008)・作者简介:赵广耀(1955-),男,辽宁辽中人,东北大学副教授・第29卷第7期2008年7月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 129,No.7J ul.2008车辆碰撞计算机模拟分析与评价赵广耀1,樊新华2,邸建卫1,付东宇3(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110004; 2.东北大学计算中心,辽宁沈阳 110004;3.沈阳重型机械集团有限责任公司,辽宁沈阳 110025)摘 要:针对某型轿车进行了正面和侧面碰撞计算机模拟分析与评价・建立了含50百分位的Hybrid Ⅲ型假人及安全带约束系统的整车有限元模型,根据动态非线性有限元法的基本原理,建立碰撞过程描述方程和结构有限元离散化方程・在L S 2D YNA 环境下,对整车集成系统进行了正面和侧面碰撞的数值模拟和分析,求解出了碰撞时整车位移、速度和加速时间,并分析了该车在碰撞过程中主要吸能部件的吸能效果及能量与力的传播途径,以及假人的伤害程度・仿真结果表明,含假人的汽车碰撞过程计算机模拟,不仅能预测汽车结构本身的耐撞性能,还能较准确地预测碰撞过程中乘员的响应与伤害程度,对于减少实车碰撞试验次数,加快新车型开发速度具有重要意义・关 键 词:汽车正面碰撞;侧面碰撞;人体模型;有限元模拟分析中图分类号:U 270 文献标识码:A 文章编号:100523026(2008)0721020205Simulation and Evalu ation of V ehicle ’s ImpactZHA O Guang 2yao 1,FA N Xi n 2hua 2,DI Jian 2wei 1,FU Dong 2yu3(1.School of Mechanical Engineering &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ; puting Center ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ; 3.Shenyang Heavy Machinery Group Co.,Ltd.,Shenyang 110025,China.Corres pondent :ZHAO Guang 2yao ,E 2mail :goldzgy @ )Abstract :The frontal and side impact of a car were simulated and the whole body response and injury of passanger thus caused were evaluated on computer.FEA models were developed for the whole car in which the space occupied by the 50th percentile Hybrid Ⅲdummy and safety 2belt restraint system.According to the basic principle of dynamic non 2linear FEM ,an equation describing the impact process and FEA discretization equation are given.The frontal and side impact of the integrated system of the whole car is numerically simulated and analyzed by the software L S 2D YNA ,then the time curves of displacement ,speed and acceleration for car during impact are solved ,as well as the effect of the main energy 2absorbing parts ,the energy/force transmitting path and the injury level of dummy due to impact.Simulation results revealed that such a simulation will predict not only the crashworthiness of the car but also the passengers ’response and injury level comparatively accurately during its collision.It will be of significance to reducing the number of impact tests and expediting the R &D of new type/model of cars.K ey w ords :vehicle/car frontal impact ;side impact ;dummy ;FEA近年来,车辆碰撞计算机模拟技术受到世界各大汽车公司重视,实现了较准确预测碰撞过程中乘员的响应与伤害程度,并评价车辆结构的耐撞性和被动安全设计的合理性・但该技术仍存在专业性强、软件运用经验与水平需不断提高等实际问题・本文依据碰撞过程数值模拟计算的相关理论[1-2],对某型轿车建立了含假人的有限元模型・按CMVDR294等法规[3],进行了正面和侧面碰撞的数值模拟和分析,获得了该车位移、速度和加速度时间历程,碰撞期间能量和力的传递关系,人体模型的伤害程度等・实现了对该车正面和侧面碰撞性能全面且较可靠的评价,对车辆碰撞过程和耐撞设计等研究具有参考价值・1 碰撞模型的建立在HypeMesh 预处理环境中,对该车型完成整车-乘员集成系统有限元模型如图1a 所示・整车模型共有约32万个节点,30万个单元・假人有限元模型是完全基于试验的50百分位的Hybrid Ⅲ型假人[4],如图1b 所示・模型细分为98个部件,共约6400个节点,3900个单元・假人各部分质量和转动惯量都符合试验用假人・模拟试验时假人佩带三点式安全带,如图1c 所示・图1 整车-乘员集成模型及碰撞动态仿真结果Fig.1 Integrated car 2occupant re straint model anddynamic impact simulation re sult of car(a )—整车-乘员有限元模型;(b )—假人有限元模型;(c )—安全带模型;(d )—碰撞动态仿真结果・2 正面碰撞模拟分析与评价在L S 2D YNA 软件的MPP970版本下,进行整车正面刚性墙4813km/h 碰撞性能仿真・整车最终碰撞仿真结果如图1d 所示・2.1 整车变形与位移分析整车结构变形时序如图2所示・其中,保险杠、引擎盖和前纵梁等发生了大的塑性变形,表现出较好的吸能作用・从变形的时间段来看,车身变形比较迅速的阶段发生在40～80ms ,之后汽车的结构变形不大・图2 整车结构变形Fig.2 Car πs structure deformation图3a 所示为该车A 柱相对于B 柱测点的位移・A 柱相对B 柱在X 方向最大结构变形约为1117mm ,该变形量对车门来说不算大,碰撞后车门可以在不用其他工具的情况下打开,而且不足以对乘员的生存空间造成危机・图3b 所示为防火墙相对于地板测点的位移,最大值约43mm ,该位移对乘员的腿部、脚部空间影响不大,乘员活动空间不会受到很大影响・图3 A 柱相对B 柱及防火墙相对地板位移Fig.3 Displacement of pillar A relative to pillar B andfirewall relative to floor(a )—A 柱相对B 柱位移;(b )—防火墙相对地板位移・2.2 整车速度与加速度分析取保险杠、B 柱和尾部三点(节点384744,171710和166579)分析汽车不同部位的速度变化,如图4a 所示・看出保险杠速度下降最快,5ms 时速度已经达到0,B 柱和尾部速度下降基本一致,二者在64ms 前后速度降到0,之后汽车出现碰撞回弹・图4 速度与加速度变化曲线Fig.4 Clange s of speed and acceleration(a )—速度变化曲线;(b )—加速度变化曲线・加速度分析[5]是评价汽车结构被动安全性能的重要指标之一,过大的加速度将造成乘员发生二次碰撞・可借助B 柱来测量整车的加速度,图4b 为B 柱上测点的加速度曲线,加速度峰值大约为67g ・2.3 整车能量分析碰撞过程中汽车的能量变化如图5所示・从图5a 看出,系统的最大动能为117kJ ,伴随着碰撞过程,汽车部件的变形吸能致使系统的动能迅速向内能转化,碰撞结束时,90%的动能已转化为变形部件的内能・碰撞结束时汽车产生了回弹,大约还保持着2kJ 的动能・从图5b 看出,沙漏能量最大为8kJ ,约为系统总能量的618%,将其控制图5 碰撞能量变化曲线Fig.5 Change of impact energy(a )—内能、动能的关系;(b )—滑移界面能与沙漏能关系・1201第7期 赵广耀等:车辆碰撞计算机模拟分析与评价在系统总能量的10%[6-7]以内,滑移界面能为3125J ,且为正值・表明本模拟计算是成功的・碰撞过程中,汽车主要通过前部结构的吸能部件吸收能量・整个吸能过程随着时间的推移吸能部件也不同・在0～35ms 内主要吸能部件是保险杠(包括防撞泡沫)和前纵梁,期间吸收的内能大约占总内能的35%・在35～50ms 内主要吸能部件为汽车内加强板、前副车架、汽车发动机盖内外板、汽车前翼子板、侧围板、汽车保险杠下方横梁等・期间吸收的内能大约占总内能的25%・在50～60ms 内主要吸能部件为汽车的纵梁延伸段、防火墙、汽车侧围板、汽车地板等部件・期间吸收的内能大约占总内能的919%・不同时间吸能变化曲线如图6所示・图6 不同时间吸能曲线Fig.6 Energy absorption at different time(a )—0～35ms ;(b )—35～50ms ;(c )—50～60ms ・主要吸能部件在整个碰撞过程中的吸能状况如图7所示・前保险杠大约吸收了20kJ 内能,占总内能20%,吸能效果较好・纵梁吸收1415kJ 内能,吸能效果不很理想・应进一步探讨合理的缓冲器组件、前纵梁结构和碰撞强度设计,探讨合理的折叠失效模式,以改进前纵梁总成结构的吸能效果・图7 汽车主要吸能部件在整个碰撞过程中的吸能状况Fig.7 Energy adsorbed by main parts inimpact proce ss2.4 截面力分析碰撞过程中,冲击力沿着一定的途径向其他部分传递・为了分析力的传播途径,在前处理时定义了如图8所示的截面・计算出了各主要吸能部件随时间变化的截面力,部分截面力曲线如图9所示・从图9a 可以看出,碰撞发生15ms 左右前纵梁的截面力达到峰值・从图9b 和图9c 可以看出,在30ms 之前副车架及纵梁延伸段所受的力很小,图8 整车模型截面力的截面定义Fig.8 Definition of the cross sections of sectionalforce s in car model图9 截面力与力的传递途径Fig.9 Sectional force s and their transmitting paths(a )—右前纵梁截面力;(b )—副车架截面力;(c )—右纵梁延伸段截面力;(d )—右A 柱截面力;(e )—右门槛梁截面力;(f )—碰撞过程中力的传播途径・2201东北大学学报(自然科学版) 第29卷但在40ms 前后达到峰值随后减小(副车架在60ms 和75ms 出现峰值是由于发动机后移冲击所致)・从图9d 和图9e 可以看出,左右A 柱、左右门槛梁约在50ms 达到最大值・碰撞过程中力的传播途径为:保险杠→纵梁前端→纵梁后端及副车架→纵梁延伸段、地板下方通道、门槛梁及A 立柱(图9f )・2.5 人体响应分析与伤害指标评价碰撞过程中假人的响应如图10所示・可以看出:在80ms 时,车辆前部严重变形,人体头部与方向盘接触,人体发生蜷曲现象;在100ms 时,人体蜷曲严重,头部压溃方向盘并到达最低点・图10 碰撞过程中人体响应Fig.10 Re sponse of a whole 2body human surrogatein collision proce ss采用CMVDR294规定的人体伤害指标作为评价安全性能标准,当汽车以48～50km/h 的速度与刚性墙正面碰撞情况下,头部、胸部和大腿的人体伤害指标模拟值与法规值[3]比较如表1所示・表1 人体伤害指标的模拟值与法规值比较Table 1 Simulation value s in comparison of legalstandards in re spect to injury criteria伤害指标模拟值法规要求头部伤害值(HIC )863.1≤1000胸部压缩量(THPC )/mm 30≤50胸部加速度(C 3ms )58g <60g 大腿承受力(FPC )/kN2125(左)1.13(右)≤10可以看出:假人的头部、胸部、大腿的损伤值都很好地满足了法规要求,从正面碰撞的安全性来说,此车型的设计是成功的・3 侧面碰撞模拟分析与评价3.1 侧面碰撞结构变形分析本文侧面碰撞采用移动壁障进行碰撞仿真・侧面碰撞模拟工况为:移动壁障车中线与汽车中线的夹角成90°,移动壁障初速度为50km/h ・碰撞过程中车门发生了很大的变形,并出现了合叶脱落现象,碰撞结束时,可能会导致车门打不开,致使乘员逃生困难・车门变形侵入乘员舱,对乘员空间产生了较大的影响・车门碰撞前后截面变形如图11所示・图11 车门碰撞前后截面图Fig.11 Section views of car door deformationbefore and after impact(a )—车门碰撞前截面;(b )—车门碰撞后截面・本文根据ECE95法规进行评价[8-10]・图12a 所示为B 柱下端左右测点的Y 向相对位移变化曲线,在65ms 左右位移达到最大值325mm ,从65ms 到碰撞过程结束,B 柱变形出现了回弹・图12b 所示为B 柱下端测点Y 向的相对速度变化曲线,相对速度最大值为918m/s ,低于法规要求中规定的10m/s ,在60～100ms 期间B 柱也出现变形回弹表现・图12c 所示为B 柱中部左右测点的Y 向相对位移变化曲线,在0～60ms 相对位移迅速增加,在60ms 左右达到最大值275mm ,低于法规中规定的350mm ・图12d 所示为B 柱中部测量点的Y 向相对速度曲线,相对速度最大值为813m/s ,低于法规要求中规定的10m/s ・图12 B 柱位移和变形速度曲线Fig.12 Deformation of pillar B relative to car speed(a )—B 柱下端位移曲线;(b )—B 柱下端速度曲线;(c )—B 柱中部位移曲线;(d )—B 柱中部速度曲线・3.2 侧面碰撞能量分析汽车侧面碰撞过程中的内能变化曲线如图13所示・汽车吸收的总内能为5218kJ ,车门和B图13 内能变化曲线Fig.13 Change of internal energy3201第7期 赵广耀等:车辆碰撞计算机模拟分析与评价柱为主要的吸能部件・其中车门吸收的内能为2314kJ,约占总内能的44%,B柱吸收的内能为812kJ,约占总内能的1515%・另外汽车地板、左门槛梁及车顶盖也吸收了部分内能・通过对汽车侧面碰撞的分析,发现在侧面碰撞过程中,车门、B柱、地板、门槛梁及车顶盖均发生了较大的变形・车门变形侵入乘员舱,但满足法规要求,乘员在碰撞过程中有生存空间保证・4 结 论1)该车碰撞的各项评价指标均满足碰撞法规要求,有良好的被动安全性・2)汽车前部吸能部件起到了较好的吸能作用・但是,汽车前纵梁的吸能效果不佳,有待进一步改进设计・3)通过对碰撞模型中定义的截面力分析,有利于研究碰撞过程中力的传递途径与吸能顺序关系等・这对进一步研究车身耐撞机理及合理设计是很有意义的・4)该车型人体伤害指标满足法规要求,表明该车在发生正面碰撞时具有良好的乘驾安全性・5)侧面碰撞过程中,侧门和B柱等表现出较好的吸能作用和结构安全性,满足法规要求・参考文献:[1]钟志华,张维刚,曹立波,等・汽车碰撞安全技术[M]・北京:机械工业出版社,2003:45-55・(Zhong Zhi2hua,Zhang Wei2gang,Cao Li2bo,et al.Thesafe technology of vehicle collision[M].Beijing:ChinaMachine Press,2003:45-55.)[2]赵海鸥・LS2D YNA动力分析指南[M]・北京:兵器工业出版社,2003:34-35・(Zhao Hai2ou.The guide of LS2D YNA dynamical analysis,Beijing:The Publishing House of Ordnance Industry,2003:34-35.)[3]梁宏毅,关乔,陈建伟・解析中国汽车正面碰撞试验法规[J]・世界汽车,2001(11):12-13・(Liang Hong2yi,Guan Qiao,Chen Jian2wei.Theexamination rule about analyzing automobile face collision inChina[J].Worl d A utomobile,2001(11):12-13.)[4]Huang X D,Chen J H,Xie Y C.Full2frontal collisionsimulations and analyses of tubular space frame bodywork forSedan car[J].Chi nese Journal of Mechanical Engi neeri ng:English Edition,2003,15(3):57-62.[5]Ren Z,Vesenjak 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