乘用车正面抗撞性设计方法研究.pdf

提 要 本文通过实际参与道路交通事故调查，利用对车辆在实际交通事故中的碰撞类型 的模拟分析，提取车辆结构的碰撞特征值，应用于车辆概念设计开发过程。在产品概 念设计阶段应用 MADYMO 和 CAE 相结合的方法，对车辆正面抗撞性进行概念设计， 实现车辆前端结构断面参数概念阶段的参数提取，并实现初步的能量管理。在产品详 细设计阶段，针对不同的正面碰撞形式（低速、高速 40%ODB 、100%刚性墙）对车辆 前端结构（保险杠骨架、碰撞缓冲器和前纵梁）进行阶段性设计和分析方法研究；实 现了多目标多参数的优化控制。对 40%ODB 碰撞模式下保险杠骨架断裂现象进行了剖 析，通过模拟分析提出了相关的解决途径和方法，并通过整车试验进行了验证。运用 简单的 CAE 模型，实现了车辆前端结构对正面安全气囊不起爆和起爆阈值的预判断。 阐述了前端结构对正面安全气囊不起爆速度阈值的影响，实现了乘员约束系统前期的 过程控制。建立了乘用车正面碰撞乘员约束系统性能设计的一般方法，阐述了正面碰 撞乘员约束系统性能控制的一般原则； 本文从实际道路交通事故调查到乘用车产品概念设计，再到车辆前端结构分阶段 多工况设计和分析，最后到正面碰撞乘员约束系统性能设计，实现了对乘用车车身结 构正面抗撞性和乘员约束系统性能设计的控制。 本文所研究的方法初步形成了乘用车正面抗撞性的碰撞控制逻辑、判断逻辑和结 构设计准则，为实现乘用车被动安全性能控制提供了切实可行的方法和依据，并对国 产汽车自主开发企业乘用车被动安全性的开发设计有重要的借鉴意义。 关键词： 乘用车，正面碰撞，概念设计，抗撞性，设计方法 I 目 录 目 录 第 1 章 绪 论1 1.1 汽车安全性与相关标准1 1.1.1 汽车安全性1 1.1.2 欧洲、美国及中国法规1 1.2 国内外被动安全研究现状3 1.2.1 国外研究现状3 1.2.2 国内研究现状4 1.3 本文的主要研究内容4 第 2 章 道路交通事故调查6 2.1 道路交通安全状况分析6 2.1.1 国外道路交通安全状况6 2.1.2 我国道路交通安全状况6 2.2 交通事故调查6 2.3 交通事故调查的统计结果7 2.3.1 实际事故中乘用车碰撞形式 7 2.3.2 车辆碰撞损坏部位10 2.4 车辆在实际交通事故中车体的碰撞特性分析 10 2.5 小结14 第 3 章 车辆正面抗撞性概念设计15 3.1 结构耐撞性目标的设定15 3.1.1 基于结构－约束系统性能综合优化的 G1-G2 目标设定16 3.1.2 基于对标分析的 G1-G2 目标设定18 3.2 对标参数的选择18 3.3 MADYMO 对车辆前端结构概念模型的求解和多方案分析比较.22 3.4 MADYMO 分析结果中各断面刚度的提取24 3.5 各断面尺寸特征的确定25 I 吉林大学博士学位论文 3.6 FEM 对车辆前端结构概念模型的验证 28 3.7 能量管理30 3.8 小结31 第 4 章 车辆前端结构抗撞性设计 32 4.1 保