基于变形场分析的赛车车身安全加固研究
车身变形校正毕业论文
车身变形校正毕业论文车身变形校正是一种修复受损车身外观的技术，适用于车辆发生轻微碰撞或事故后出现车身变形的情况。
通过使用特殊工具和技术，车身修理技师可以将车身恢复到原始状态，使车辆外观看起来新旧程度一致。
本文将详细介绍车身变形校正的过程和技术，以及该技术的应用。
一、车身变形校正的过程车身变形校正的过程包括以下步骤：1. 车辆检查在车辆进入车身修理店之前，技师必须先对车辆进行全面检查。
检查包括检查发动机、技术系统、轮胎和制动系统。
技师还会检查车辆的结构，并使用特殊工具检查车辆是否出现严重变形。
2. 使用特殊工具一旦技师发现了车辆的变形问题，就可以开始使用特殊工具来解决问题。
技师会使用铁锤、凸轮轮等工具，将车身部件向正确的位置敲打。
技师还会使用专门的拉伸设备和夹钳，以将未对齐的部件微调到正确的位置。
3. 车身定位工作在将车身部件敲打到正确的位置后，技师需要进行车身定位，确保整个车身的结构和几何形状达到最佳状态。
技师会使用专门的设备来进行车身定位工作，以确保车身的稳定性。
4. 应用焊接技术如果车身出现大范围破坏，技师可能需要使用焊接技术来进行修复。
焊接技术可以帮助技师将车身部件连接在一起并保持强度。
这种修复需要技师具备专业的技能和经验。
5. 最终定型完成以上步骤后，技师将检查车身是否恢复到原始状态。
最终，他们将对车身进行修整和研磨，以消除划痕和瑕疵，使车辆看起来焕然一新。
二、车身变形校正技术车身变形校正涉及许多技术和工具。
下面是几种常用的技术：1. 钢板敲打钢板敲打是一种常用的车身变形校正技术。
该技术涉及从车身压下或拉出凸起来消除凹陷。
为了使这一过程更加高效，技师会使用专门的工具，例如铁锤。
2. 拉伸和夹钳拉伸和夹钳是两种常用的技术，用于帮助消除车身变形。
拉伸设备帮助技师扩大车身部件的形状，使其能够被正确地放回原位。
夹钳则通常用于固定车身部件，以便拆下并开始敲打。
3. 焊接如果车身部件彻底损坏或无法通过敲打解决问题，则技师可能需要使用焊接技术进行修复。
基于目标侧倾角刚度的FSAE赛车悬架刚度研究
基于目标侧倾角刚度的FSAE赛车悬架刚度研究
李飞;吴华伟;张勇;蒋庆楠
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】为提高FSAE赛车的操纵稳定性及极限侧倾加速度,提出一种基于目标侧倾角刚度的赛车双横臂悬架刚度计算方法。
通过设定赛车的目标侧倾角刚度,确定了赛车单位侧倾加速度下的轮荷转移量和前后悬架侧倾角刚度的分配,并推导出前后悬架的稳定杆刚度。
建立ADAMS/Car悬架模型,以最小化整车侧倾时的轮荷转移量为目标,采用隔代映射遗传算法对车轮定位参数、悬架刚度随车轮上下跳动的变化曲线进行求解。
仿真和实车验证结果均表明,相比未设定目标侧倾角刚度进行悬架刚度计算,该方法可更有效地减小赛车的侧倾轮荷转移,提高赛车在极限工况下的侧倾加速度和操纵稳定性。
【总页数】5页(P86-90)
【作者】李飞;吴华伟;张勇;蒋庆楠
【作者单位】安徽理工大学机械工程学院;湖北文理学院汽车与交通工程学院;安徽理工大学电气与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463
【相关文献】
1.螺旋弹簧非独立悬架侧倾角刚度影响因素分析
2.重型汽车空气悬架侧倾角刚度分配对稳态回转试验影响
3.轻型汽车悬架侧倾角刚度分析
4.基于有限元的FSAE赛车车架的强度及刚度计算与分析
5.FSAE赛车悬架系统优化设计与刚度调校
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基于车身变形的Ishikawa回弹模型改进研究
基于车身变形的Ishikawa回弹模型改进研究王洪宝;陈昆山【摘要】为克服弹性恢复系数人为选取对Ishikawa回弹模型再现事故的影响,考虑车辆变形这一重要参数,在Ishikawa回弹模型的基础上,增加能量守恒公式,建立新的碰撞动力学模型并再现一起实际事故,通过pc-crash进行验证表明:所建模型能很好地再现交通事故,且该模型不易受弹性恢复系数选取的影响,对弹性恢复系数的选取有指导意义.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)023【总页数】5页(P79-83)【关键词】Ishikawa回弹模型;车身变形;能量守恒;恢复系数;PC-CRASH【作者】王洪宝;陈昆山【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】U491.31随着社会经济的急速发展，我国汽车保有量逐年增加的同时也带来了交通事故这样的顽疾，严重威胁人民生命财产安全。
在所有的交通事故中两车事故占比在60%以上[1]，因此研究两车碰撞模型对交通事故的再现以及事故责任的认定都有重大意义。
Ishikawa回弹模型[2，3]是两车碰撞事故再现的常用模型，它在动量守恒，动量矩守恒的基础上加入了横向恢复系数与切向恢复系数的概念，由6个方程构成，可直接算出车辆碰撞前两车法向速度、切向速度以及角速度六个未知参数。
但该模型忽略了变形能量方面的挖掘，本质为动量模型。
侧面碰撞时，恢复系数大小与车辆碰撞速度无明显规律，其选取多靠人工经验[4]，若选择值与实际值相差过大，会对事故再现效果产生较大影响。
车辆变形是事故现场留下的重要信息，该参数的使用越来越受重视，其中孙姣姣[5]考虑到车身变形因素，用能量守恒公式替代了切向恢复系数的公式，却忽略了切向变形对碰撞的影响。
综合考虑碰撞中的所有因素，在Ishikawa回弹模型的基础上，增加能量守恒公式，建立碰撞动力学模型，降低法向恢复系数与切向恢复系数人为选取对事故再现的影响。
汽车碰撞仿真对车辆结构变形特征的分析研究
汽车碰撞仿真对车辆结构变形特征的分析研究汽车碰撞仿真是一种重要的研究方法，可以模拟车辆在不同碰撞情况下的变形特征，从而分析和评估车辆的碰撞安全性能。
本文将就汽车碰撞仿真对车辆结构变形特征的影响因素、研究方法以及在汽车设计与安全评估中的应用进行探讨。
一、汽车碰撞仿真对车辆结构变形的影响因素汽车碰撞仿真对车辆结构变形特征的分析需要考虑多个因素。
首先，碰撞速度和角度是决定车辆结构变形程度的重要因素。
高速碰撞和正面碰撞往往会导致较大的结构变形，而低速碰撞和侧面碰撞则相对较小。
其次，车辆的结构材料对碰撞后的变形特征也有重要影响。
不同构件所采用的材料种类、材料强度以及形状等都会对结构的变形产生不同的影响。
例如，高强度钢材料可以提高车辆的刚度和抗变形能力，从而减小碰撞后的结构变形。
另外，汽车的结构设计也会对变形特征产生显著影响。
合理设计车辆的吸能结构，通过预弯和脆性抗变形结构的应用，可以减小碰撞后车辆的结构变形，提高车辆的碰撞安全性能。
二、汽车碰撞仿真的研究方法目前，汽车碰撞仿真主要应用有两种方法，即数值计算方法和物理试验方法。
数值计算方法通过建立包括碰撞速度、角度、碰撞物和车辆结构参数等在内的模型，通过计算机仿真来预测车辆碰撞后的结构变形特征。
其中，有限元法是应用较广泛的一种数值计算方法。
有限元法通过将车辆结构离散化为若干个有限元素，并考虑碰撞时的物理特性，通过求解各子结构之间的力学关系，可以得到车辆碰撞后的应力分布和变形特征。
物理试验方法则通过在实验室采用可控的碰撞装置对车辆进行碰撞试验，通过测量各个部位的应力和位移来研究车辆的结构变形特征。
物理试验方法具有可靠性高、结果直观等优点，但成本较高且实验难度较大。
三、汽车碰撞仿真在汽车设计与安全评估中的应用汽车碰撞仿真在汽车设计与安全评估中起着重要作用。
首先，它可以帮助设计师预测汽车在各种碰撞情况下的结构响应和变形特征，为车辆的结构设计提供指导。
通过优化车身结构和材料选择，可以最大程度地减小碰撞后的结构变形，提高车辆的碰撞安全性能。
车身弯曲刚度和扭转刚度试验研究
车身弯曲刚度和扭转刚度试验研究
梅玉林;陈康阳;张健;夏雁冰
【期刊名称】《实验室科学》
【年(卷),期】2016(019)002
【摘要】保证车身弯曲刚度和扭转刚度是汽车设计中的一个重要环节,也是保证乘员安全的一项重要指标.目前车身静刚度的常规检验方法是将车身放置在刚度试验台上,由自动或手动加载,并通过位移传感器测量测试点的变形量,最后根据试验数据绘制车身弯曲变形曲线和扭转变形曲线.应用这一经典的静刚度检验方法,对某款轿车车身进行了弯曲刚度和扭转刚度的试验测试,为了更具体直接地诠释车身刚度的概念,根据三弯矩方程和扭转刚度计算方法,将试验数据进行了进一步的分析处理,然后将车身弯曲刚度和扭转刚度分别等效为变截面梁的刚度,最后又综合考虑弯曲刚度和扭转刚度,将车身静刚度等效为具有长方形截面的变截面梁刚度.
【总页数】6页(P20-24,27)
【作者】梅玉林;陈康阳;张健;夏雁冰
【作者单位】大连理工大学汽车工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学汽车工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学汽车工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学汽车工程学院,辽宁大连 116024
【正文语种】中文
【中图分类】O42
【相关文献】
1.基于弯曲刚度和扭转刚度的白车身优化分析 [J], 王志亮;刘波;马莎莎;曹洪娜
2.某汽车白车身静态弯曲刚度仿真分析与试验验证 [J], 王克飞;罗明军
3.某纯电动汽车白车身弯曲刚度分析与优化设计 [J], 汪跃中;贺鑫;董华东
4.车身C环对车身扭转刚度性能的影响研究 [J], 金洁; 鲁后国
5.白车身整体弯曲刚度传力转移机制及评价研究 [J], 庞崇剑; 常光宝; 李书阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
变形路面上越野汽车悬架优化的仿真分析
变形路面上越野汽车悬架优化的仿真分析
王乾廷;闻育;王庆爽
【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2006(040)004
【摘要】为了提高越野汽车的平顺性,研究了不同类型越野路面变形程度与悬架振动参数之间的关系.应用载荷沉陷理论建立了地面非线性离散模型.综合动态轮胎力、悬架动挠度、越野地面沉陷等因素建立了简化越野车辆模型的动力学方程.通过改
变土壤类型和越野路况,对松软路面上悬架参数与车身垂向加速度的关系进行仿真.
以平顺性为目标,分析了松软路面不同变形程度对优化的悬架阻尼值的影响.仿真结
果表明,增大系统刚度比可以显著减小车身垂向加速度,但刚度比不宜超过临界值;在变形较大的路面上行驶时,应采用较大的悬架阻尼以改善平顺性.
【总页数】5页(P699-703)
【作者】王乾廷;闻育;王庆爽
【作者单位】浙江大学,机械与能源工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,智能系统与决策研究所,浙江,杭州,310027;丹东曙光车桥股份有限公司,辽宁,丹东,118001【正文语种】中文
【中图分类】U467.3;TP391.7
【相关文献】
1.基于ADAMS的汽车悬架系统仿真分析与优化 [J], 刘成武;陈智强
2.汽车悬架系统建模与优化仿真分析 [J], 庞思红
3.汽车悬架稳定杆连杆支架的疲劳仿真分析及结构优化 [J], 王国丽;黄小海;刘树辉;李庆伟
4.基于ADAMS的麦弗逊汽车悬架仿真分析与优化 [J], 蔡晓枫;代宣军
5.巴哈越野车车架结构优化设计及仿真分析 [J], 程金润;韦斌;徐飞
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汽车碰撞仿真对车辆碰撞后残余变形的分析研究
汽车碰撞仿真对车辆碰撞后残余变形的分析研究随着汽车行业的不断发展，车辆安全性能一直是人们关注的焦点。
车辆碰撞后的残余变形情况直接关系到乘车人员的安全以及车辆的后续维修成本。
因此，对汽车碰撞后的残余变形进行准确分析研究具有重要意义。
1. 背景介绍车辆碰撞事故是道路交通中常见的一种交通事故类型。
在碰撞过程中，车辆所受的力和承受的变形程度是影响车辆后续运行状况和乘车人员伤害程度的关键因素。
为了提高车辆的安全性能和降低事故造成的损失，利用汽车碰撞仿真技术对车辆碰撞后的残余变形进行研究具有重要意义。
2. 汽车碰撞仿真分析方法为了研究车辆碰撞事故后的残余变形情况，利用汽车碰撞仿真软件可以模拟出车辆碰撞过程中受力和变形的情况。
通过建立车辆模型、设置材料参数和碰撞参数，可以得出碰撞后车辆的残余变形情况。
同时，可以通过该软件模拟不同角度、不同速度的碰撞情况，来分析不同碰撞条件下的残余变形程度。
3. 车辆碰撞后残余变形的影响因素车辆碰撞后的残余变形程度受到多种因素的影响，包括碰撞速度、碰撞角度、车辆结构材料等。
在仿真分析中，可以通过改变这些因素，来研究其对车辆残余变形的影响程度。
例如，增加碰撞速度会导致车辆受力更大，残余变形更严重。
4. 汽车碰撞后残余变形的分析结果通过汽车碰撞仿真分析，可以得到车辆碰撞后的残余变形情况。
这些结果可以通过数值或图像的方式展示出来，更直观地呈现车辆碰撞后的残余变形情况。
根据这些结果，可以评估车辆结构强度是否满足安全标准，并优化车辆设计以提高车辆碰撞安全性能。
5. 汽车碰撞仿真在汽车设计中的应用汽车碰撞仿真技术在汽车设计中扮演着重要角色。
通过对车辆碰撞后的残余变形进行分析研究，可以及早发现设计缺陷，提前进行改进和优化，从而提高车辆的安全性能。
此外，汽车碰撞仿真还可以用于评估不同车辆结构材料的性能，为汽车设计人员提供参考和指导。
6. 结论汽车碰撞仿真是一种有效的研究车辆碰撞后残余变形的方法。
基于悬架变形的改装车稳定性计算方法
鲁东大学学报(自然科学版) Ludong University Journal (Na tural Science Edition )2007,23(3):280—284 收稿日期22;修回日期262 作者简介陈燕(6—),女,教授,硕士,主要研究方向为车辆工程,()y 836@y 基于悬架变形的改装车稳定性计算方法陈 燕,姚美红,倪秀英,张 洁(鲁东大学交通学院,山东烟台264025)摘要:以导弹试验车的稳定性设计为例,考虑悬架变形和质心偏移的影响,利用车辆在平路转弯和横坡直线行驶两种工况下的侧翻临界状态力学模型,建立了车辆稳定性精确计算方法,对车辆稳定性进行分析计算并对发射车纵向稳定性进行了校验.关键词:车辆稳定性;悬架变形;质心偏移;悬挂质量中图分类号:U46711 文献标识码:A 文章编号:167328020(2007)0320280205 稳定性设计是改装车总体设计的一项重要内容,目前普遍采用忽略车辆质心偏移及悬架变形的一种简易计算方法[1,2].这对于某些左右结构不对称、质心较高的车辆,或者在复杂路况下工作的特种车辆来讲,计算精度不能满足要求.导弹试验车的上部结构包括发射装置和回转台,由于发射装置布置在回转台的一侧,使整车结构左右不对称,质心偏移问题比较突出.另外“导弹热发射试验条件”对发射车的横向稳定性有较高的要求,因此需要一种新的计算方法,针对质心偏移及悬架变形等不利因素,对车辆稳定性进行更严格地校核.本文在给出整车参数的基础上,分析了车辆质心偏移及悬架变形对车辆横向和纵向稳定性的影响,给出了考虑这两方面影响因素时侧翻稳定性的计算方法.1 参数准备1.1 整车参数 由表1算出整车质量:Q c =∑3k =1Qk=1615t .式中不含Q f ,Q r .将Q c 和各单元质量及质心位置坐标代入下式:X c =∑3k =1QkX kQ c,Y c =∑3k =1QkY kQ c,Z c =∑3k =1QkZ kQ c.算出整车质心位置(X c ,Y c ,Z c )为(4926,1033,1473).整车质心距前轴距离a =X c -L 1=3213(mm ).表1 车辆参数名称参数值轴距L 0/mm,L 3/mm4325,1350前悬L 1/mm,后悬L 2/mm1713,1450后轮距B /mm 1800轮胎型号12.00—20前悬架平面内侧倾中心高(h 1)/mm 787后悬架平面内侧倾中心高(h 2)/mm 635悬架侧倾刚度(C φ)/(kg m /rad)103043非悬挂质量前(Q f )/t 1.12中+后(Q r )/t 3.62各单元质量/t ,质心位置底盘(Q 1/t,(X 1,Y 1,Z 1))12,(4346,900,880)回转(Q 2/t,(X 2,Y 2,Z 2)) 2.5,(6713,900,2300)发射(Q 3/t,(X 3,Y 3,Z 3))2,(6173,2000,4000)液压支腿横向间距(L )/m m 3480发射中心距地面高度(H )/mm 3960发射后坐力(F )/N 5×104 注:Q f 为前轴的簧下质量,Q r 为中轴和后轴的簧下质量.1.2 载荷作用下的轮胎半径[3]r =0.0254[d2+b (1-λ)]=0.0254[202+12(1-0.11)]=525(mm ).式中d 和b 分别为轮辋直径和轮胎宽度,λ为轮胎变形系数,由表1中的轮胎型号得到,载货汽车λ取值范围为0.10—0.12.:20070417:2007019:194E -m ail chen an 2ahoo . 第3期陈 燕,等:基于悬架变形的改装车稳定性计算方法281 1.3 整车悬挂质量的质心位置及侧倾参数 在横向稳定性计算中要考虑悬架的侧倾变形影响,首先需要得到整车悬挂质量Q s 的质心位置,即质心到前轴的水平距离a s ,到地面的高度Z s 和到XO Z 平面的距离Y s .而整车悬挂质量由三部分组成:底盘悬挂质量Q 1s 、回转台质量Q 2和发射架质量Q 3,其中Q 1s 的质心位置(a 1s ,Y 1s ,Z 1s )需要由底盘供应商提供的底盘质心位置(X 1,Y 1,Z 1)及底盘的质量分布求得(见图1).图1 参数计算流程 1)底盘悬挂质量质心位置Q 1s =Q 1-Q r -Q f =7.26t ,a 1s =[Q 1(X 1-L 1)-Q r (L 0+0.5L 3)]/Q 1s=1859(mm ),Y 1s =B /2=900(mm ),Z 1s =[Q 1×Z 1-(Q r +Q f )×r]/Q 1S =1112(mm ). 2)整车悬挂质量质心位置Q s =Q 1s +Q 2+Q 3=11.76t ,a s =[Q 1s ×a 1s +Q 2×(X 2-L 1)+Q 3(X 3-L 1)]/Q S =2969(mm ),Y s =[Q 1s ×Y 1s +Q 2×Y 2+Q 3×Y 3]/Q s =1087(mm ),Z s =[Q 1s ×Z 1s +Q 2×Z 2+Q 3×Z 3]/Q s =1856(mm ). 3)侧倾中心高h =h 2+(h 1-h 2)(1-a sL 0+015×L 3)=697(mm ). 4)横向偏心距、偏心角e =Y s -B /2=187(mm ),θ=(Z );θ=3°=6() 5)侧倾旋转半径R =(Z s -h )2+e 2=1174(mm ).2 横向稳定性 横向稳定性包括下面4个评价指标[4]:(1)平路转弯,侧翻时侧向加速度的极限值;(2)平路转弯,侧滑时侧向加速度的极限值;(3)横坡上直线行驶,侧翻时坡度的极限值;(4)横坡上直线行驶,侧滑时坡度的极限值.其中评价指标(2)和(4)为侧滑时侧向加速度和坡度的极限值,它们只与车轮和路面间的横向附着系数有关,对于这两个指标,传统计算方法可以给出足够精确的解.评价指标(1)和(3)是侧翻时侧向加速度和坡度的极限值,它们与悬架变形和悬挂质量的质心偏移有关,下面给出考虑这两方面影响因素时侧翻稳定性的计算方法.2.1 平路转弯侧翻时侧向加速度的极限值 图2(a )为车辆后视图,车辆左转弯时,由于离心力导致的悬挂质量偏移方向与悬挂质量质心本身固有的偏移方向一致,因此左转弯比右转弯更为不利,选取该情况进行研究,此时车身向右倾斜φ角度.就悬挂质量对侧倾中心O 点取力矩,得到方程⑴[5];当整车向右侧翻时,左侧车轮与地面间的正压力为0,此时整车对翻转点N 取力矩,得到方程(2).C <<=Q s a 0cos (<+θ)+Q s gR sin (<+θ),(1)Q s gB +b2-R sin (<+θ)+Q fr gB +b2=Q s a 0[R cos (<+θ)+h ]+Q fr a 0r .(2)图 平路转弯及横坡直线行驶tan e /s -h 9.0.122rad .2282 鲁东大学学报(自然科学版)第23卷 代入参数,整理得到关于a/g和<的二元超越方程组<=13806C<(ag)cos(<+0.1622)+ sin(<+0.1622).(3)(ag)=1.2576-sin(<+0.1622)0.7740+cos(<+0.1622).(4) 采用迭代法求解方程组,步骤如下. 首先设侧倾刚度C<为无穷大,由方程(3)得<=0,将<=0代入方程(4)得a/g=0.6229,将该a/g值及C<数值(见表1)代入方程(3),得到一个一元超越方程,其迭代格式为<k+1=0.134[0.6229co s(<k+0.1622)+sin(<k+0.1622)]. 采用“逼近法”求<值.首先设<的初值为100(0.174444rad),代入等号右边,算出一个数值0.123046,将该值作为<代回到等号右边继续计算,依此类推,经过7次迭代(见表2),最终等号右边代入的数值<k与算出的数值<k+1在小数点后4位数内达到相等,即<k+1≈<k=0.1172,将该结果填入表3,作为第2次的<值. 将上面求出的<值代入方程(4),算出第2次的a0/g,依次类推,经过5次运算,表2中的a0/g 值和<值在小数点后4位数字内达到稳定,这就是最终得到的解.表2 “逼近法”求<值迭代次数<k/rad10.17444444420.12304644430.11780257140.11724992650.11719144860.11718520770.117184572表3 侧向加速度极限值次数</rad a0/g100.622920.11720.565830.10890.569740.10950.569450.1095(6.27°)0.56942.2 横坡上直线行驶侧翻时坡度的极限值 如图2(b),当发射装置处于下坡方向时情况更为不利,此时坡度角β、悬挂质量的侧倾角<、悬挂质量的偏心角θ三者处于同一方向,选取该情况进行研究.悬挂质量对侧倾中心O点取力矩,得到方程(5);整车对翻转点N取力矩,得到方程(6).<<=Q R(β+<+θ)(5)Q(B+)ββR(β+<+θ)+Q fr(B+b)cosβ2-rsinβ=0.(6)代入参数,整理得到关于β和<的二元超越方程组:<=0.134sin(β+<+0.1622),tanβ=3662-2911.5sin(<+0.1622)2254+291115cos(<+0.1622).采用迭代法求解该方程组(方法同前),经过4次运算,得到β和<的足够精确的解(见表4).表4 横向坡度极限值</radβ/rad100.556920.09770.521830.09410.523140.0942(5.4°)0.5231(30°)2.3 传统方法的计算结果 在横向稳定性的传统计算方法中,不考虑悬架变形,将整车作为一个刚体,如图3.图3 传统计算方法 1)平路转弯时侧向加速度的极限值 (i)侧翻.以弯道内侧车轮与地面间正压力为0作为侧翻临界条件,列出力矩平衡方程Q c×a01×Zc=Qc×g×[B-Yc+(b/2)],得:a01/g=[B-Yc+(b/2)]/Zc=0.624. 若忽略质心偏移,则Y c=B/2,得a01/g=0.714. (ii)侧滑.设纵向附着系数为ψ1=0.75(干燥混凝土地面),横向附着系数ψ2=0.60ψ1=0145.Q c×a02=Q c×g×ψ2得a02/g=ψ2=0.45. 2)横坡上直线行驶时的坡度极限值 (i)侧翻.以整车重力作用线通过翻转点N作为侧翻临界条件,得此时坡度角为:tanβ1=[B-Y c+(b/2)]/Z c=0.624,β1≈32°,若忽略质心偏移,则Yc=B/2,得:tanβ1=0.714,β1≈36°. (ii)侧滑.Q c×g×sinβ2=Q c×g×cosβ2×ψ, β=ψ=5,得β≈°Cssin.sb cos2-h sin-sin2tan220.4224. 第3期陈 燕,等:基于悬架变形的改装车稳定性计算方法283 2.4 计算结果对比及结论表5 横向稳定性计算结果影响因素悬架变形质心偏移计算结果相对误差(a01-a0)/a0或(β1-β)/β平路转弯时侧向加速度的极限值/(m/s2)√√a0=0.5694g侧翻√a01=0.624g9.6%a01=0.714g25.4%侧滑a02=0.45g横坡上直线行驶时的坡度极限值/(°)√√β≈30侧翻√β1≈32 6.7%β1≈3618%侧滑β2≈24 注:“√”表示考虑该因素. 由表5可以得出下面几条结论.(i)考虑悬架变形和质心偏移得出的计算结果a0和β更加贴近实际,并且从表中看出:a02<a,β2<β,所以,不论在平路上转弯还是在横坡上直线行驶,均能满足先侧滑后倾翻的横向稳定条件.(ii)从表中可以看出,考虑的影响因素越全面,算出的极限值越小,这在逻辑上是合理的.(iii)从相对误差可以看出:忽略悬架变形使计算结果增加6%—10%;就本车而言,整车质心相对于车辆对称中心偏移133mm,忽略该偏移量使计算结果增加11%—15%.3 纵向稳定性3.1 爬坡能力 爬坡能力用汽车在良好路面上等速行驶的最大爬坡度评价.由于发射车总重Qc与相同底盘的货车总重Q h相比有较大变化,因此发射车动力因数及最大爬坡度需重新计算.已知货车动力因数Dh =0.33,Qh=30t,发射车Ⅰ档时的最大驱动力F t和迎风阻力F w与货车相同,根据动力因数[3]D=F t-F wQ C=f+i.式中f为滚动阻力系数;i为坡度的正切值.则发射车的动力因数为D c=Dh QhQc =0.33×3016.5=0.6=f+i1=0.02+i1,i 1=0.58,最大爬坡度α1≈30°.3 驻车制动能力 驻车制动能力用汽车可能停驻的极限坡路的倾角来衡量.发射车采用后轮驻车制动,上坡驻车时的受力情况如图4.图4 驻车制动 Q c cosα2,Q c sinα2,N2三个力对前轴接地点取力矩,得到方程(7);沿坡长方向取受力平衡,得到方程(8)Qccosα2(Xc-L1)+Qcsinα2Zc=N2(L0+0.5L3),(7)Q c sinα2=N2ψ1.(8)整理得驻车极限坡度为i2=tanα2=ψ1(Xc-L1)L+0.5×L3-ψ1Z c.代入数值得i2=0162,α2≈32°.3.3 纵向倾覆极限 车辆等速上坡行驶时,整车重力作用线通过后轮接地点时为纵向倾翻的临界状态,此时坡度角为i3=(L+L3+L1-Xc)/Zc=1.67,α3≈59°.3.4 纵向滑移 在发射车六轮驱动且驱动力足够的情况下,车轮与地面间的摩擦力被全部发挥出来,此时整车不发生滑移的极限坡度为i4=tanα4=ψ1=0.75,α4≈39°.3.5 计算结果对比及结论: 由上述计算结果可以得出α3>α4>α2>α1. 1)纵向倾翻极限坡度α3大于纵向滑移极限坡度α4,满足先滑移,后倾翻的安全要求. 2)由于发射车上部结构的重量较轻,使整车重量较小,车辆的动力性较采用同样底盘的货车有较大提高,并且最大爬坡度比其他三个极限角度都小,因此在保证车辆安全的情况下,其爬坡能力完全能够发挥.2.284 鲁东大学学报(自然科学版)第23卷 4 结论 1)在横向稳定性设计中,悬架变形及质心偏移对计算结果均有较大影响.前者的影响程度与悬挂质量的大小及质心高度有关.对于悬挂质量较小的导弹试验车,悬架变形的影响幅度为6%—10%,对于一般车辆,影响会更加明显. 2)许多车辆在行驶过程中都会出现质心偏移的情况,如液态或粉料罐车转弯时在离心力的作用下物料向一侧堆积,大客车有时乘客乘坐或行李安放不对称等,本方法对于这类车辆的稳定性设计具有普遍的适用性.参考文献:[1] 万汉驰.工程机械稳定性分析与计算[J ].建筑机械,2005,(8):49.[2] 张永成.某大功率干扰车结构总体设计[J ].电子机械工程,2001,(5):18—20.[3] 张文春.汽车理论[M ].北京:机械工业出版社,2005.[4] Dave Crolla .V ehic l e Dyna m ic s and Control[M ].北京:人民交通出版社,2004.[5] 王世明,贾鸿社.车辆悬架系统物理模型的建立和平顺性试验[J ].拖拉机与农用运输车,2005,(2):13—15.Co m puta ti ona lM ethod of Ref itted Veh i cle Sta b ility Ba sedon Suspen si on D eform a t i onCHEN Yan,Y A O Me i 2hong,N I Xiu 2ying,ZH ANG Jie(S chool of Traffi c,Ludong Univers it y,Yan t ai 264025,Ch i na)Abstrac t:Taking stability design of the m issile testing vehic le as an exa mp le,the accurate calculati on m ethodabout the vehicle stability is f or m ed ba sed on the m echanical mode ls of side overturning critical c onditions,which vehic les are driven on level r oad by m aking a turn and on transverse grade r oad straight 2ahead,a s the influences of sus pension dist ortion and the gravity 2cente r dis p lace m ent have been considered.A t the sa m e ti m e,the vehic les stability is ana lyzed and the longitudinal stability of launching vehic le is verified.Key wor ds:vehicle s stability;suspensi on dist ortion;gravity 2center displace m ent;suspend m ass(责任编辑 李少兰)文摘磁通量对二维谐振子的量子能级密度的影响王德华1,李红艳2,马晓光1,王美山1,杨传路1(11鲁东大学物理与电子工程学院,山东烟台264025;21山东建筑大学理学院,济南250101) 摘要:利用周期轨道理论,我们计算了在不同情况下,一个粒子在二维谐振子势中存在和不存在磁通量时的量子能级密度.重点讨论了磁通量对量子能级密度的影响.计算结果表明:当二维谐振子势的频率比值是有理数时,量子能级是分立的,能级密度中的每一条峰正好对应一个量子能级.然而,当频率比是无理数时,能级密度发生振荡,当加上磁通量后,振荡减小这可以看作是2B 效应的结果———原文发表于《原子与分子物理学报》,,()5—56.Aharonov oh m .2007244:707。
《农业装备与车辆工程》2019年总目次
一种车载双目视觉系统的标定
(4-1)
混合动力汽车动力耦合装置传动设计与仿真研究 (4-4)
基于电池状态的车载铅酸电池输出在线控制方法 (4-8)
基于 ADVISOR 的燃料电池城市客车建模与仿真分析(4-15)
地铁车体仿真分析及试验对比
(4-23)
汽车道路模拟试验载荷谱的研究
(4-30)
(11-12)
自走式花生收获机割台的设计
(11-24)
花瓣色选机除尘气流对花瓣运动影响的分析 TMR 饲料制备技术探讨与装备试验 某款小麦收割机整车车内振动研究分析 打捆式大蒜联合收获机的研发与试验 一种手持剑麻收割装置的研制 采茶机器人导航避障及路径规划研究
(11-40) (11-72) (11-83) (12-41) (12-47) (12-121)
(3-58)
盘式制动器模态分析与阻尼测试
(3-62)
某 11 米全承载客车正面碰撞分析及结构优化
(3-66)
模糊控制在跟车行驶中的应用
(3-69)
基于 CarSim 的 ESP 控制策略研究与仿真
(3-83)
基于变形场分析的赛车车身安全加固研究
(3-98)
136
农业装备与车辆工程
2019 年
基于传递路径分析的动力总成悬置系统优化分析 (2-14)
基于监控平台的智能车载终端设计
(2-24)
ESP 回油泵主要设计参数对制动轮缸动态响应的影响 (2-36)
自然侧风作用下汽车空气动力学数值模拟研究 (2-39)
一种基于卷积神经网络的车辆检测方法
(2-44)
基于 CFD 的 FSE 赛车空气动力学套件研究
基于线性矩阵不等式的汽车主动悬架 H2 控制
基于直接横摆力偶控制的FSAE赛车稳定性研究
Ｖ车辆 工程
Ａ Ｇ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｌ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｅ Ｑ Ｕ Ｉ Ｐ ＭＥ Ｎ Ｔ＆ Ｖ Ｅ Ｈ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
２ ０ １ ３年 ５月
Ｍ． ｄ ｖ ２ ０１ ３
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基于变精度粗糙集的汽车碰撞危险态势评估
基于变精度粗糙集的汽车碰撞危险态势评估彭理群;吴超仲;黄珍【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2013(013)005【摘要】汽车碰撞危险辨识与预警是智能防撞系统的关键技术之一,为了解决现有的防撞系统在复杂交通环境下虚警率较高、灵活性差的问题,本文对“人-车-路”多因素影响下的汽车碰撞危险辨识方法进行了研究.综合考虑驾驶员、车间距、路面等因素对行车安全性的影响,并基于车路协同平台获取相关信息,应用态势评估理论建立汽车碰撞危险评估模型.在该模型的基础上,结合变精度粗糙集理论形成汽车碰撞危险态势评估规则.应用属性加权相似度方法比较当前行车状态与决策信息表中所有行车状态的相似程度,得到碰撞危险态势的评估结果.模拟驾驶实验结果表明,该方法能融合行车安全相关的多种因素来检测碰撞风险,为汽车防撞系统提供准确的决策.【总页数】7页(P120-126)【作者】彭理群;吴超仲;黄珍【作者单位】武汉理工大学智能运输系统研究中心,武汉430063;水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心,武汉430063;武汉理工大学智能运输系统研究中心,武汉430063;水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心,武汉430063;武汉理工大学自动化学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U268.6【相关文献】1.基于变精度粗糙集理论的UCAV态势评估方法研究 [J], 胡杰;黄长强;赵辉;臧旭2.变精度粗糙集与基于变精度粗糙集的知识模糊度量(英文) [J], 菅利荣;达庆利;陈伟达3.基于外部动态环境的汽车碰撞危险估计算法研究 [J], 周兵;赵婳;吴晓建;陈晓龙;曾凡沂4.变精度粗糙集与基于变精度粗糙集的知识模糊度量 [J], 菅利荣; 达庆利; 陈伟达5.基于博弈论组合赋权TOPSIS法的汽车碰撞危险态势评估 [J], 王金祥; 赵树恩; 杨其芝; 白田雨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于变形能的汽车碰撞分析新模型
基于变形能的汽车碰撞分析新模型
孙姣姣;马宏伟
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】提出了基于变形能的汽车碰撞分析新模型,以动量守恒为基础,根据恢复系数与碰撞过程中的能量损失,建立补充方程来进行碰撞过程的分析计算.该模型分析过程简单可靠,可以方便地应用于碰撞过程的研究.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】孙姣姣;马宏伟
【作者单位】太原理工大学应用力学研究所,山西,太原,030024;太原理工大学应用力学研究所,山西,太原,030024
【正文语种】中文
【中图分类】U4
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2.一种新的模型平均法:基于贝叶斯模型概率分析 [J], 袁杰;徐鹏;张少龙
3.一种新的模型平均法:基于贝叶斯模型概率分析 [J], 袁杰;徐鹏;张少龙
4.中国人民银行货币存款准备金政策的效果分析——新冠疫情背景下基于VAR模型的实证分析 [J], 刘维一;张利茹
5.基于概率—凸集混合模型的汽车碰撞安全可靠性分析 [J], 张乾;潘鑫;乐培华;姜潮
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基于汽车碰撞模拟仿真的车身结构变形与碰撞安全性能关联性研究
基于汽车碰撞模拟仿真的车身结构变形与碰撞安全性能关联性研究随着社会的发展和人们对交通安全性能的关注度增加，汽车碰撞安全性能成为了汽车制造业的重要指标之一。
而车身结构的变形是直接影响汽车碰撞安全性能的主要因素之一。
本文将基于汽车碰撞模拟仿真的方法，研究车身结构变形与碰撞安全性能的关联性。
1. 研究背景随着汽车行业的发展和交通事故频发，对汽车碰撞安全性能的需求越来越高。
而汽车碰撞模拟仿真技术的出现，为研究车身结构变形与碰撞安全性能关联性提供了便捷的手段。
通过仿真模拟，可以定量评估不同车身结构的变形程度，进而判断其碰撞安全性能。
2. 研究目的本文旨在通过汽车碰撞模拟仿真的方法，研究车身结构变形与碰撞安全性能之间的关联性，以期为汽车制造业提供指导意见，进一步提高汽车碰撞安全性能。
3. 研究方法本文采用ANSYS等软件进行汽车碰撞模拟仿真，并基于模拟结果进行数据分析。
首先，选取一款常见汽车为研究对象，建立其三维数学模型。
然后，通过设定合适的碰撞场景，进行碰撞仿真，并记录下车身结构变形的数据。
最后，利用数据分析方法，评估车身结构变形与碰撞安全性能之间的关联性。
4. 研究结果通过对汽车碰撞模拟仿真的数据分析，本文得出了以下结论：(1) 在相同碰撞条件下，车身结构的变形程度与碰撞安全性能呈正相关关系。
(2) 车身不同部位的变形程度对碰撞安全性能的影响程度存在差异，一般来说，发动机舱、驾驶员座椅等关键部位的变形程度对碰撞安全性能的影响更大。
(3) 不同设计参数（如材料、构型等）对车身结构变形及碰撞安全性能的影响存在差异，需要综合考虑。
5. 结论与建议本研究基于汽车碰撞模拟仿真，探究了车身结构变形与碰撞安全性能的关联性。
研究结果表明，车身结构的变形程度与碰撞安全性能密切相关，而不同部位的变形程度对碰撞安全性能的影响程度存在差异。
基于此，本文提出以下建议：(1) 汽车制造业应注重车身结构的设计和优化，以减少碰撞时的变形程度，提高碰撞安全性能。
基于飘移角度的车辆稳定性控制技术研究
基于飘移角度的车辆稳定性控制技术研究随着车辆的普及，对于车辆的安全性和稳定性的要求也越来越高。
为了保证车辆在行驶过程中的安全和稳定性，车辆制造商和科研机构一直在进行技术探索和研究，基于飘移角度的车辆稳定性控制技术就是其中的一个重要领域。
一、何为飘移角度在探讨基于飘移角度的车辆稳定性控制技术之前，我们首先需要了解什么是飘移角度。
飘移角度，简单来说，就是车辆在转弯过程中，车辆前轮与路面间的夹角。
我们知道，当车辆在转弯过程中，车辆的重心会向外偏移，存在很大的侧向力。
这时候，车辆的前轮与路面的接触面积发生改变，从而导致前轮与路面间的夹角也会发生变化。
这个变化就是飘移角度。
二、基于飘移角度的车辆稳定性控制技术在车辆稳定性控制技术中，飘移角度被认为是一个非常重要的指标。
这是因为飘移角度的大小和变化，能够精确地反映出车辆的运动状态和稳定性。
因此，在进行车辆的稳定性控制时，我们需要通过监测和计算飘移角度，来及时调整车辆的动态平衡，并保持车辆的稳定性。
目前，基于飘移角度的车辆稳定性控制技术主要包括以下几种：1. 前轮转角反馈控制技术这种技术通常用于车辆的悬架和转向系统。
当车辆在转弯过程中，由于车辆重心的偏移，会导致前轮的负荷分布出现变化，从而使前轮与路面的接触力变弱。
为了保证前轮与路面的接触力不会变弱，我们需要通过前轮转角反馈控制技术，及时调整前轮的转角，并使车辆保持平衡和稳定。
2. 横向控制技术这种技术通常用于汽车的制动和加速系统。
当车辆在运动中发生侧滑或侧翻等异常情况时，我们可以通过横向控制技术，及时调整加速和制动的力度，以达到控制车辆稳定性的目的。
3. 智能防抱死刹车系统技术这种技术通常用于车辆的制动系统。
智能防抱死刹车系统能够监测车辆的加速情况和轮胎的速度变化，以及路面的情况，从而实现最佳刹车效果并保证车辆的稳定性。
三、飘移角度控制技术的应用基于飘移角度的车辆稳定性控制技术，已经被广泛应用于汽车制造、运动赛车等众多领域。
基于变形场分析的赛车车身安全加固研究
基于变形场分析的赛车车身安全加固研究王亚军;刘方;周鸿涛;梁今朝【摘要】提出一种基于数字图像相关法原理对赛车车身安全加固进行现场测试研究的方法.采用两台高分辨率工业CCD相机采集车身表面的受力变形情况,对拍摄到的图片进行相关性分析得到车身表面的位移/应变场数据,通过对该变形场数据的分析,得出碳纤维复合材料板车身与车体框架内部配合缺陷易产生应力集中的区域,有针对性地对其进行安全加固.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2019(057)003【总页数】4页(P98-101)【关键词】车身;数字图像相关法;变形场;安全加固【作者】王亚军;刘方;周鸿涛;梁今朝【作者单位】200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学院【正文语种】中文【中图分类】U469.6+960 引言汽车工业经过100多年的发展，已成为当今世界上重要的产业之一。
在中国，根据《中国汽车市场研究及发展趋势研究报告》显示：2001～2014年间，我国汽车产销量实现大幅度增长，汽车产销量从236.36万辆和234.44万辆增至2 372.29万辆和2 349.19万辆，成为全球汽车行业的主要增长点。
随着个人汽车拥有量的增多，各种道路安全事故频发，汽车安全越来越受到人们的重视，为了让汽车内驾乘人员的安全得到有力保障，无论国内还是国外都相当重视汽车安全加固的研究，汽车安全技术的研究成为了世界各国的重要课题[1-2]。
车身的安全加固属于被动安全配置里的防撞车身安全加固的一种，即采用强度高、刚度大的安全车身，对车体碰撞受力时易产生较大变形的位置进行重点加固防护，以提高整个车辆的稳定性与安全性。
目前，汽车车身的安全加固主要是在仿真的基础上进行，很难实现对整个车身大范围受力变形场的现场测量，尤其是随着各种成分复杂的新型复合材料的应用，仿真分析时对材料性质的均匀性、连续性假设更是降低了分析结果的贴合实际性，如何得到被分析大型构件现场测试的数据成为目前亟需解决的问题。
基于车厢变形推算撞击作用的研究
基于车厢变形推算撞击作用的研究刘小燕;李仁杰;王光辉;贺龙飞【摘要】基于痕迹学理论, 研究超高车辆撞击桥梁上部结构后车厢的变形特征, 提出了基于车厢变形快速计算车桥撞击作用的方法. 采用ANSYS/LS-DYNA软件建立车桥碰撞仿真模型, 分析了不同车重、车速的超高车辆与桥梁撞击效应, 揭示了车辆撞击作用与车厢变形受车速、车重影响的规律. 由实测的车厢变形、车辆质量推算出撞击时的车速, 计算了该车辆对某桥梁的撞击效应. 考虑车厢变形特征的超高车辆撞击桥梁效应仿真分析结果可为桥梁的损伤评估、维修加固提供依据.%On the basis of ichnology theory, the deformation characteristics of over-high trucks impacting on superstructures of bridges are studied. An efficient computational approach is presented for evaluating vehicle impact effect based on the vehicle deformation. The ANSYS/LS-DYNA is used to establish the vehicle-bridge interaction model. Numerical studies of vehicle-bridge impacts were conducted considering different vehicle weights and driving speeds of over-high vehicles. The numerical results show the influence of driving speeds and vehicle weights on the vehicle impact effect and vehicle deformation. The driving speed of a vehicle impacting on a bridge was evaluated based on its deformation and vehicle weight, and the impact effect of the vehicle on a bridge was computed. The simulation result of the impact effect of an over-high vehicle impacting on a bridge considering vehicle deformation characteristics provides a basis for the fast assessment of bridge damage, maintenance and reinforcement.【期刊名称】《湖南理工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(031)002【总页数】6页(P71-75,78)【关键词】桥梁工程;车桥碰撞;车厢变形;瞬态分析【作者】刘小燕;李仁杰;王光辉;贺龙飞【作者单位】长沙理工大学土木工程学院, 长沙 410114;长沙理工大学土木工程学院, 长沙 410114;湖南理工学院土木建筑工程学院, 湖南岳阳 414006;长沙理工大学土木工程学院, 长沙 410114【正文语种】中文【中图分类】U441+.2近年来, 我国城市立体交通高速发展, 随之而来的是超高车辆撞击桥梁上部结构事故时有发生. 车辆的撞击会对桥梁结构造成损伤, 同时也会严重影响城市交通, 甚至造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失. 为了有效减少和避免此类事故的发生, 人们纷纷开展对车桥碰撞作用的研究. 崔堃鹏[1]采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了卡车撞击桥墩有限元模型, 分析了不同车速下的撞击力, 并将撞击荷载等效为静力荷载, 给出车撞桥墩撞击力的计算方法; 马祥禄[2]等通过有限元软件对超高车辆撞击桥梁上部结构进行模拟分析, 研究了不同撞击车速、车重等情况下桥梁的受力状态, 但没有给出具体的撞击作用计算方式, 而现有规范、标准仅仅给出了车撞桥墩撞击力的计算值, 对车辆撞击桥梁上部结构撞击作用的计算完全是空白; 文[3]建立了车桥碰撞有限元仿真模型, 通过大量计算提出了一种由车速、车重推算车辆撞击桥梁上部结构撞击作用的计算方法, 它是建立在已知车速、车重的基础上. 然而在车辆撞击桥梁事故中,由于撞击发生突然且短暂, 车辆撞击的速度往往是很难检测的, 因此, 难以利用车速、车重计算撞击作用大小. 因此, 找到一种能还原撞击车速、快速估算撞击作用的方法, 成为车桥撞击作用计算亟需解决的一个问题.本文建立车桥碰撞有限元仿真模型, 大量地计算不同工况下的车桥撞击作用力. 基于痕迹学理论, 研究撞击作用、车厢变形与车速、车重之间的规律, 拟合车厢变形与车辆质量、速度的相关曲线, 实现对撞击时车辆速度的还原, 最终根据车厢变形量计算撞击作用大小.1 车桥碰撞模型建立采用ANSYS/LS-DYNA软件建立超高车辆撞击T梁桥上部结构有限元模型, 计算撞击作用. 在模型中充分考虑碰撞过程中的材料非线性和接触非线性[4], 以确保能较真实地模拟车桥撞击过程.车辆采用文[4]中所提的标准双轴卡车F800有限元模型. 选取标准跨径为30m的预应力混凝土简支T梁桥为受撞桥梁模型, 桥梁横断面由5片T梁构成, 从支座到跨中每5m设置一道横隔板, 为考虑最不利受撞的情形, 跨中不设横隔板.采用分离式建模方法建立T梁桥模型[5]. 主梁C50混凝土采用SOLID164单元模拟, 材料本构模型采用 HJC(Holmquist-Johnson-Cook)模型[6～8]; 普通钢筋选用 HRB400, 采用 LINK160杆单元模拟, 材料本构关系选用考虑材料应变率的Cowper-Symonds模型[9]. 车桥之间设置接触来实现耦合, 使用自动面面接触,采用莫尔−库仑接触类型, 摩擦系数取为 0.2[10], 具体计算见文[11]. 车辆正面撞击桥梁跨中位置, 超高值250mm [12]. 车桥耦合模型如图1所示.图1 车桥耦合模型2 痕迹学原理与应用痕迹学, 即通过事故发生后遗留下来的内在或外在痕迹来反推其发生和演变的过程[13], 这是一种逆向思维的方法, 它被广泛应用于交通事故的鉴定、刑侦技术破案等领域. 在交通事故鉴定过程中, 鉴定人员通过交通事故现场车体痕迹来推断事故发生前车辆的速度, 为交通事故原因、责任的认定提供理论依据.超高车辆撞击桥梁上部结构后, 由于桥梁刚度远大于车辆刚度, 故桥梁的变形相对比较小, 车体的变形相对比较大, 按照痕迹学理论, 如果能够根据汽车车厢的变形, 反推出碰撞前车体的速度, 甚至撞击作用大小, 这样就能快速计算撞击作用力了. 按照这一思路, 利用有限元模型进行大量的计算分析, 特别是重点研究撞击后的车厢变形情况, 准确地测量车厢的变形、选取车辆的变形体积作为合适的变形参数, 并将其用于撞击作用的关系式中.采用文[14]中提到的关键点测量法测量车厢上各关键点变形量, 然后再由各关键点变形值计算出车厢的变形体积. 由车厢撞击变形图(图2)可知, 车厢沿各个方向均会发生不同程度的变形, 其中沿车厢宽度的挤压变形较小, 故为了简化计算不考虑沿车厢宽度的变形, 将车厢沿宽度中心取剖面进行二维的变形计算分析, 车厢变形剖面如图3所示.图2 车厢变形图3 车厢变形剖面示意图取车厢上远离碰撞区且变形较小的三个角点 A、B、C作为测量参考点, 建立车厢剖面坐标系. 本文取车厢正面水平方向最大变形深度值作为车厢变形的最大变形值(dmax ), 同时将车厢剖面的变形面积 dS乘以车厢宽度获得的变形体积 dV作为车厢变形的另一考查值.以车厢正面(CD)水平方向变形为例, 由关键点变形量(d0、 d1、 d2、 d3、 d4、d5)计算两相邻关键点的平均变形深度, 相邻两关键点的高度为 hm, 则可得车厢横向的平均变形量其中h为车厢变形高度. 车厢正面沿高度方向的水平向变形面积同理, 车厢顶面(AD)变形在水平面投影面积其中l为车厢变形长度; d′aver为车厢竖向平均变形量.设车厢宽度为w, 通过计算出的两个方向的面积, 可得变形体积3 车桥撞击作用计算与分析车辆撞击桥梁上部结构是一动态过程, 撞击作用是一条时程曲线[4]. 在桥梁设计中一般是将其等效为静力荷载, 用撞击力的最大值或平均值(总冲量与撞击持续时间之比值)计算, 如图4所示. 撞击作用的大小受到多种因素的影响, 本文结合文[2]的研究结果, 主要考虑车速、车重对撞击作用的影响, 同时研究车厢变形与车速、车重的关系, 最终得出撞击作用与车厢变形的关系.图4 撞击力时程曲线3.1 撞击作用与撞击车速、车重关系文[15]已经得出平均撞击力和最大撞击力关于车速、车重的关系为其中 R1、R1′为常数项; v、m为撞击车速(km/h)、车重(t); F1、 G1、F1′、G1′为撞击作用关于车速、车重的关系式; Paver 、 Pmax 的单位是MN.为了更全面地获取车速、车重与撞击作用之间的关系, 选取多种工况进行撞击模拟计算, 具体见表1.表1 碰撞参数取值参数取值车辆速度(km/h) 30 40 50 60 70 —车辆质量(t) 8 10 15 20 25 30表1中, 不同车速和车重自由组合, 共有30种工况. 由仿真模型计算出每种工况对应的平均撞击力和最大撞击力, 进行曲线拟合, 即可得到撞击作用关于车速、车重的计算公式.依照文[15]将计算结果进行整理, 发现水平撞击力平均值和峰值与车速、车重均呈非线性关系, 比较符合二次函数的变化规律, 故用二次函数 y = a x 2 + b x + c 来拟合水平撞击力和车速、车重的关系, 最终得到水平撞击力关于车速、车重的函数关系为同理, 竖直撞击力与车速、车重的函数关系为3.2 车厢变形与撞击车速、车重关系车桥撞击后, 不同撞击程度即车辆质量、速度都会影响到撞击时车厢的变形. 应用痕迹学的逆向思维方法, 可根据撞击后车厢变形推断出特定车重下撞击发生时的车速. 按照这个思路, 需先建立起车厢变形关于车速、车重的函数关系.采用关键点测量法测量出表1中各工况对应的关键点车厢变形值, 并由关键点变形值计算出车厢变形体积, 通过计算整理了车厢变形与车速、车重的关系曲线, 如图5～8所示, 呈现明显的线性关系.图5 最大变形比率与车辆速度拟合关系曲线图6 变形体积比率与车辆速度拟合关系曲线图7 最大变形比率与车辆重量拟合关系曲线图8 变形体积比率与车辆重量拟合关系曲线对于含有两个变量(车速、车重)的公式采用常规曲线拟合方法是很难成功的, 本文借鉴文[15]中的多参数曲线拟合方法来获取车速、车重与车厢变形的关系式. 求解中, 车速、车重是两个独立的变量, 故车厢变形最大值 dmax 、车厢变形体积 dV与车速、车重函数关系式可以假设为其中 R2 、R2′为常数项; v、m为撞击车速(km/h)、车重(t); F2、 G2 、F2′、G2′为撞击变形关于车速、车重的关系式; dmax 的单位是m, dV的单位是 m3.由图5～8中各点的分布规律可知, 最大变形(dmax )和变形体积(dV)与车速、车重均呈线性关系, 因此采用线性函数y=ax+b来拟合.将得到的 F2、 G 2、′、′代入式(11)和(12), 再将所有工况数据结果进行拟合, 得出R 2= 1 .3070, = 5 .4403, 即可得到撞击变形与车速、车重的关系为将式(13)、(14)移项得到车速关于车厢变形和车重的函数关系为由于在实际工程中, 车辆最大变形比变形体积更易于获得, 故推荐通过最大变形来推算撞击速度, 同时结合变形体积来加强验证.3.3 撞击作用与车厢变形关系前面已经建立了撞击作用、车厢变形与撞击车速、车重的关系式. 联合相关函数式, 消去车辆撞击速度变量, 即可获得撞击作用关于车重、车厢变形的关系式.(1) 车速关于车厢变形、车重的关系:(2) 水平撞击作用计算公式:(3) 竖直撞击作用计算公式:由于车厢变形和车辆质量在撞击发生后都容易获得, 这样就能方便准确地估算出桥梁受车辆撞击时的撞击作用情况, 为受撞桥梁的快速评估、维修加固提供参考.4 结语本文基于变形痕迹学原理, 研究撞击作用、车厢变形与撞击车速、车重的关系, 实现了通过车桥碰撞后易获取的车厢变形与车辆质量,对撞击时车辆速度的还原和撞击作用的快速推算, 为受撞桥梁结构的受力计算提供了依据.参考文献【相关文献】[1] 崔堃鹏, 夏超逸, 刘炎海, 等. 高速铁路桥墩汽车撞击力的数值模拟与特性分析[J]. 桥梁建设, 2013, 43(6): 57～63[2] 马祥禄. 跨线桥在超高车辆撞击下的动态响应分析[D]. 北京: 北京工业大学硕士学位论文, 2009[3] 刘小燕, 朱洲洲, 姜太新, 等. 受撞桥梁结构撞击力仿真分析研究[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版), 2015, 28(4): 63～68[4] 陆新征, 何水涛, 黄盛楠. 超高车辆撞击桥梁上部结构研究[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.[5] 王新敏. ANSYS工程结构数值分析[M]. 北京:人民交通出版社, 2007: 479～487[6] Holmquist T J, Johnson G R, Cook W H. A computational constitutive model for concrete subjected to large strains, high strain rates, and high pressures[A]. Jackson N, Dickert S. The 14th International Symposium on Ballistics[C]. USA: American Defense Prepareness Association, 1993: 591～600[7] 任根茂, 吴昊, 方秦. 普通混凝土HJC本构模型参数确定[J]. 振动与冲击, 2016, 35(18): 9～16[8] 李耀, 李和平, 巫绪涛. 混凝土HJC动态本构模型的研究[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2009, 32(8): 1244～1248[9] 田力, 冯振宇. 超高车辆撞击预应力箱型梁桥上部结构的动态响应[J]. 西南交通大学学报, 2015, 51(4): 632～638[10] 赖跃. 重型车辆与半刚性护栏碰撞的有限元分析[D]. 上海: 同济大学硕士学位论文, 2006[11] 陈偲鹏.车桥碰撞时撞击作用与影响参数计算分析研究[D]. 长沙: 长沙理工大学硕士学位论文, 2017[12] EN. Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-7: General actions - Accidental actions[J]. 2006[13] 潘自勤. 痕迹学[M]. 北京: 群众出版社, 2011[14] Burnett R, Carter J V, Myers B. The influence of seatback characteristics on cervicalinjury risk in severe rear impacts[J]. Accident Analysis &Prevention, 2004, 36(4): 591～601 [15] 陶鹏. 船桥碰撞力仿真分析与模型试验研究[D]. 南京: 南京航空航天大学硕士学位论文, 2012。
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第57卷 第3期Vol. 57 No. 32019年3月March 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.03.023基于变形场分析的赛车车身安全加固研究王亚军,刘方,周鸿涛,梁今朝（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）[摘要]提出一种基于数字图像相关法原理对赛车车身安全加固进行现场测试研究的方法。
采用两台高分辨率工业CCD相机采集车身表面的受力变形情况，对拍摄到的图片进行相关性分析得到车身表面的位移/应变场数据，通过对该变形场数据的分析，得出碳纤维复合材料板车身与车体框架内部配合缺陷易产生应力集中的区域，有针对性地对其进行安全加固。
[关键词] 车身；数字图像相关法；变形场；安全加固[中图分类号] U469.6+96 [文献标识码] B [文章编号] 1673-3142(2019)03-0098-04Study on Security Reinforcement of Racing Body Based on Deformation Field AnalysisWang Yajun, Liu Fang, Zhou Hongtao, Liang Jinzhao( School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China ) [Abstract] In this paper, the security reinforcement of racing body is studied based on digital image correlation method. The stress deformation of racing body is captured by two CCD cameras and used to analyze the correlation between images. Displacement and strain field of racing body surface are obtained and the region of stress concentration is calculated in defective position located between the carbon fiber plate and frames. Based on the experimental results, the racing body is secured with safety.[Key words] racing body; DICM; deformation field; safety reinforcement0 引言汽车工业经过100多年的发展，已成为当今世界上重要的产业之一。
在中国，根据《中国汽车市场研究及发展趋势研究报告》显示：2001~2014年间，我国汽车产销量实现大幅度增长，汽车产销量从236.36万辆和234.44万辆增至2 372.29万辆和2 349.19万辆，成为全球汽车行业的主要增长点。
随着个人汽车拥有量的增多，各种道路安全事故频发，汽车安全越来越受到人们的重视，为了让汽车内驾乘人员的安全得到有力保障，无论国内还是国外都相当重视汽车安全加固的研究，汽车安全技术的研究成为了世界各国的重要课题[1-2]。
车身的安全加固属于被动安全配置里的防撞车身安全加固的一种，即采用强度高、刚度大的安全车身，对车体碰撞受力时易产生较大变形的位置进行重点加固防护，以提高整个车辆的稳定性与安全性。
目前，汽车车身的安全加固主要是在仿真的基础上进行，很难实现对整个车身大范围受力变形场的现场测量，尤其是随着各种成分复杂的新型复合材料的应用，仿真分析时对材料性质的均匀性、连续性假设更是降低了分析结果的贴合实际性，如何得到被分析大型构件现场测试的数据成为目前亟需解决的问题。
数字图像相关法是一种从物体表面随机分布的斑点或人工散斑场中直接提取变形信息的光学测量方法，可以很好地应用到较大区域的全场变形测试中[3]。
1 数字图像相关法为了研究构件在复杂环境下的安全性与可靠性，物体表面变形场的测量已经被实际应用到各项领域中。
数字图像相关法（Digital Image Correlation Method,简称DICM）是一种利用高分辨率相机记录材料表面实际变形过程结合计算机图像处理分析进行全场位移、应变测量的方法，它具有非接触、全场测量、测量结果精度高等优点，特别是随着数字图像分辨率和清晰程度的不断提升，该方法的测量精度也越来越高，可以很好地应用并解决物体表面变形场测量的问题[4]。
在该方法的理论体系中，一般认为材料表面特征点的灰度信息不会随着材料的变形而发生改变，也是基于这个假设，建立测量区域在变形前与变形后的数学关系。
如图1所示，设I（x，y）和I｀（x｀，y｀）分收稿日期: 2018-03-10 修回日期: 2018-03-2099第57卷第3期别表示变形前后的图像，物体变形后M （x ，y ）点移至M ｀（x ｀，y ｀），与M 点临近的点N （x+Δx ，y+Δy ）移至N ｀（x ｀+Δx ｀，y ｀+Δy ｀）。
其中,,x x u x y y y v x y =+=+l l ^^hh (1)式中：u （x ，y ）和v （x ，y ）——子区中心点在x 方向和y 方向上的位移分量。
Δu （x ，y ）和Δv （x ，y ）展开又可表示为,,,,,,u x y x u x y x y u x y yv x y x v x y x y v x y y22222222D D D D D D =+=+^^^^^^h h h h hh(2)其中,,,,,,x x x u x y xu x y x y u x y y y y y v x y x v x y x y v x y y 1122222222D D D D D D +=+++++=++++l l l l ^^^^^^h h h h h h ;<E F (3)由以上分析可知，物体发生变形后，子区中心点将由 M （x ，y ）移至M ｀（x+u ，y+v ），子区内任意点将由ΔN （x+Δx ，y+Δy ）移至,N x u x u x y u y y v x vx y v y 1122222222D D D D ++++++++l b c l m ;E ，子区内任意点的位移都可以通过子区中心点的位移u 和v 及其位移导数xu 22、y u 22、x v 22和y v 22表示，因此，子区中心点的位移及其导数完全可以描述子区的位移和变形。
在相关搜索过程中，首先对变形前后的数字图像进行逐点相关运算，找出使相关系数S 最小的值，所得位移值即为整点像素位移值。
记U 和V 表示已经找到的整像素位移，u 和v 表示在整像素位移基础上的亚像素位移，则,,,I x U y V I x u y v I x y x I u y Iv 2222++=--=--l ^^^h h h (4),,,I x y I x U u y V v I x U y V x I u y I v 2222=++++=++++l l l^^^h h h (5)两式相减，得x I x I u y I yI v I I 222222222+++=-l ll b c l m 5? (6)采用梯度搜索法对变形前后的灰度图像展开计算，求得亚像素位移。
2 现场测试2.1 赛车车身制作整个赛车的车体框架由钢制框架和高强度合金材料以X 形、三角交叉焊接而成，车身由碳纤维布及编织的多层复合材料组成。
该材料具有耐高温、质地轻和强度大的特点，且具有很高的比模量，在降低车身质量的同时可以很好地保护车手的安全，而且铺层碳纤维的排列可以将车身承受的压力进行很好的分散，尤其是赛车鼻翼采用碳纤维材料可以很好地吸收赛车撞击瞬间释放的能量。
采用碳纤维编织的赛车车身部件，如图2所示。
赛车作为竞技类的车辆，对整个车体框架及车身的安全性、稳定性和可靠性都有极高要求。
将碳纤维布及编织的多层复合材料装配到整个车体框架上时，在车头合金框架外部采用质量轻强度大的实木生态板搭建与车头框架配合的空心结构，内部填充发泡材料，外部包裹碳纤维布编织复合材料，用结构环氧树脂胶进行粘结，这种车头位置板-板面接触可以实现很好的配合。
如图3所示，考虑到对整个车身重量的影响，在车体的侧面，采用螺钉和结构胶结合的碳纤维复合材料板与车体X 形、三角交叉的管状支撑结构的接触连接。
碳纤维复合材料板在受到撞击时会产生较大的变形，且靠近车体框架焊接处的位置易产生应力集中，使赛车的安全性大大降低[5-6]。
而且，考虑到碳纤维复合材料板在制备时纤维缠绕铺层及基体的流动性影响，复合材料板往往呈现质量分布不均、各向异性不连续的特点，所以利用仿真分析的方法很难反映真实的赛车车身受力变形情况。
本文提出采用基于数字图像相关法的原理图2 碳纤维编织的赛车车身部件Fig.2 Carbon fiber woven racing car body parts图1 数字图像相关法原理图Fig.1 Schematic diagram of digital image correlation methodO O 01 2�j -1j -1i -1i -1yx ＇x I (x ,y )＇(x ＇,y ＇)012012��(x ,y ) N (x Δx ,y +Δy )M N (+Δ＇,y ＇+Δy ＇)y ＇王亚军 等：基于变形场分析的赛车车身安全加固研究100农业装备与车辆工程 2019年对赛车车身的侧车身进行现场测试并得到其受力变形情况，从而有针对性地对其进行安全加固。
2.2 基于数字图像相关法的车身受力变形测试在进行数字图像相关法实验时，为了提高测量的精度和尽可能地消除随机灰度噪声的影响，需要适当提高采集到的散斑图案的灰度梯度，在材料表面制备明暗对比度高的人工散斑[4]。
在照明光源下车身表面难以形成对比度高的自然散斑，在对车身受力变形过程进行图像采集前需要在其表面进行散斑点制备。
我们采用喷漆法在其表面制作灯光照射下灰度梯度大、明暗对比明显的人工散斑点，即在车身的表面采用哑光漆喷出白色的散斑点，这里我们采用广州某化工公司生产的NO.1007哑光白漆。
如图4所示，为便于图片分析时追踪特征点的移动，和考虑到后续对散斑图案的分析，喷漆法制备的斑点大小所占图片像素点的个数应尽量满足与分析步长倍数的关系。