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

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图４．２５０ｍｓ时刻汽车结构变形图

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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

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４．２．２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

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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

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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。

图４．６防火墙和地板上的测量点

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图４．７防火墙上相对地板的位移变化

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图４．８所示为前保险杠相对位移变化的测量点，点７４６４８为前保险杠上中部前端一点，点２４９１５为前保险杠与前纵梁的连接点，两点的位移差即为前保险杠的相对位移变化。图４．９所示为前保险杠的相对位移变化蓝线。从图中可以看出，在０ｍｓ．２５ｍｓ相对位移迅速增加并达到最大值１７０ｍｍ，随后相对位移又有所减少，是由于前保险杠发生变形之后回弹的原因，到碰撞结束时，相对位移为１５０ｍｍ，回弹量为２０ｍｍ。

图４．８前保险杠相对位移变化测量点

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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

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图４．１３前保险杠吸收的内能

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图４．１４前纵梁碰撞前后结构图

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东北大学硕士学位论文第五章汽车侧面碰撞数值模拟分析

图５．２侧面碰撞有限元模型

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本次侧面碰撞选用移动壁障与试验车进行碰撞模拟仿真试验，移动壁障由移动台车和吸能块两部分组成，台车由塑性随动硬化材料构成，吸能块用蜂窝状材料来模拟。整个移动壁障模型长４２３ｌｍｍ，宽１８２８ｍｍ，高１０７１ｍｍ，质心位置距离吸能块前表面１９９４ｍｍ，距离移动壁障纵向位置０ｍｍ，离水平地面４７６ｍｍ，整个移动壁障有８个ＰＡＲＴ组成，包含１２３７０个节点，７９３８个单元，移动壁障的模型图如图５－３所示。

图５．３移动壁障的模型图

Ｆｉｇ．５．３Ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｍｏｖｉｎｇｂａｒｒｉｅｒ

东北大学硕士学位论文第五章汽车侧面碰撞数值模拟分析

本次侧面碰撞是用移动壁障９０。侧面碰撞汽车进行的模拟，即移动壁障车中线与汽车中线的夹角为９０。，对壁障施加两个方向的速度，其中一个以４６．７Ｋｍ／ｈ的初速度沿９０。方向，另外一个以２３．８Ｋｍ／ｈ的初速度沿汽车行驶的逆方向（Ｘ方向）。这是因为在实际过程中汽车是以一定速度运动的，为了简化模型，我们将汽车在碰撞初始时刻设为静止不动的，而对壁障施加一个相对速度来模拟汽车的行驶速度。碰撞汽车的边界条件和接触类型同前面汽车正面碰撞时的相同。

图５．４、图５．５、图５．６为移动壁障车中线与汽车中线成９０。夹角碰撞结果各时刻序列图。从图中可以看出，车门、Ｂ柱都发生了较大的变形，汽车地板也发生了很大的褶皱变形。碰撞过程中，汽车有一定的横向滑移，而且由于施加于台车Ｘ方向的初始速度的原因，汽车发生了“甩尾”的现象。

图５．４０ｍｓ时刻汽车碰撞变形图

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