汽車碰撞安全性與平順性虛擬試驗(yàn)場的研究與開發(fā).pdf

1、汽車虛擬試驗(yàn)場技術(shù)將虛擬樣機(jī)技術(shù)、汽車試驗(yàn)場和高品質(zhì)計(jì)算機(jī)有機(jī)結(jié)合起來，在虛擬環(huán)境中對汽車整車及部件進(jìn)行各種預(yù)定的試驗(yàn)項(xiàng)目，以支持汽車整車系統(tǒng)全壽命過程和以模擬為基礎(chǔ)的試驗(yàn)。汽車虛擬試驗(yàn)場不斷開發(fā)在苛刻的、復(fù)雜的人為環(huán)境中對汽車各性能的模擬試驗(yàn)?zāi)芰?，這些環(huán)境包括了汽車在運(yùn)行過程中可能碰到的所有情況。汽車虛擬試驗(yàn)場技術(shù)包括了傳統(tǒng)的以模擬為基礎(chǔ)的試驗(yàn)?zāi)芰?，并擴(kuò)大了這種能力。虛擬試驗(yàn)場技術(shù)的應(yīng)用，不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且由于減少了

2、試驗(yàn)循環(huán)的時間和費(fèi)用，減少了與試驗(yàn)樣機(jī)、重復(fù)試驗(yàn)、材料和人力相關(guān)的花費(fèi)，大大節(jié)省了汽車研發(fā)計(jì)劃的費(fèi)用和時間。在論文工作中，博采眾長、堅(jiān)持創(chuàng)新，在綜合分析和總結(jié)前人研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以GL8商務(wù)車為研究對象，將理論研究、實(shí)車試驗(yàn)和仿真分析結(jié)合起來，采用了汽車虛擬試驗(yàn)場技術(shù)，應(yīng)用動力學(xué)和有限元方法，建立一個較完整的汽車整車有限元模型，并將該模型用于部件特性、整車碰撞安全性、整車平順性虛擬試驗(yàn)場的研究與開發(fā)。在研究過程中主要進(jìn)行

3、了如下工作：1、分析了國內(nèi)外虛擬試驗(yàn)場技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，從中總結(jié)出研究重點(diǎn)和方法，指出了虛擬試驗(yàn)場技術(shù)對于汽車研究與開發(fā)的重要性和必要性。2、研究、掌握了汽車虛擬試驗(yàn)場技術(shù)的建模理論與方法，包括彈塑性動力學(xué)問題的控制方程、求解方法以及材料非線性、幾何非線性和接觸-碰撞問題的有限元處理方法。3、建立了GL8商務(wù)車整車的有限元模型，重點(diǎn)說明了白車身、懸架、輪胎和座椅的建模過程以及部件之間的連接裝配方式；通過對輪胎有限元

4、模型進(jìn)行徑向剛度、外傾剛度和側(cè)偏剛度特性虛擬試驗(yàn)，分析得到了輪胎徑向剛度、外傾剛度和側(cè)偏剛度與胎壓、垂直載荷、速度等因素的關(guān)系，與實(shí)際基本相符，從而證明應(yīng)用虛擬試驗(yàn)的方法來分析輪胎相關(guān)機(jī)械特性的有效性。4、分析了國內(nèi)外有關(guān)汽車碰撞安全性研究的技術(shù)狀況，實(shí)車試驗(yàn)方法及評價指標(biāo)；分析了整車碰撞安全性虛擬試驗(yàn)的研究方法，從理論上研究了隱式與顯式相結(jié)合的方法，并給出了在LS-DYNA中實(shí)現(xiàn)的建議；以國家被動安全法規(guī)為依據(jù)，通過建立

5、整車FMVSS208正面碰撞安全虛擬試驗(yàn)場，分析得到了駕駛員側(cè)B柱加速度、駕駛員頭部加速度和HIC值、胸部加速度、大腿軸向力等，并將它們與實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，二者具有較好的一致性，從而證明了虛擬試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；探討了提高仿真精度的方法了；分析了整車正面碰撞過程中車身前、中、后、上、發(fā)動機(jī)艙蓋、左、右七部分吸收能量的情況和它們占整個碰撞能量的百分比；通過建立整車ECER95側(cè)面碰撞虛擬試驗(yàn)場，預(yù)測了駕駛員頭部加速度、胸部軟

6、組織位移、胸部軟組織沖擊力、肋骨沖擊力、髖骨沖擊力和腹部軟組織位移；從能量的角度出發(fā)，以發(fā)動機(jī)艙蓋為例分析了汽車部件設(shè)計(jì)的合理性，從材料特性與幾何尺寸兩方面對設(shè)計(jì)不合理部件提出了改進(jìn)方案，并通過仿真分析證明了改進(jìn)方法的可行性。5、分析了國內(nèi)外汽車整車平順性的研究方法、人體對振動的反應(yīng)以及整車平順性的評價指標(biāo)；通過建立整車平順性虛擬試驗(yàn)場，采用ISO 2631推薦的1/3倍頻帶分布加速度均方根值方法和總加權(quán)方法對整車剛體模型和