平头轻型货车的碰撞安全性设计摘要产生塑性变形.材料在塑性变形过程中应遵循什么样的规律第个问题涉及到材料的屈服准则，而第二个问题涉及到材料的流动法则。初始屈服准则工程上常用两种屈服准则条件和条件。条件材料的形状应变能达到定数值时开始屈服。在三维主应力空间上，该条件可表示为其几何意义是以为轴线的圆柱面，式中为屈服应力。条件最大剪应力达到定数值时开始屈服。在三维主应力空间上，该条件可表示为其几何意义是以为轴线并内接圆柱的正六棱柱面，式中为屈服应力。两个屈服条件相比，条件趋于安全，但在棱边处的导数是不存在的。所以在使用上不如条件方便。因此在有限元分析中通常采用屈服条件。二流动法则材料在进入塑性阶段后，应力与应变之间没有对应的关系，如何表征这种关系，目前描述塑性变形规律的理论分为两大类类是全量理论，另类是增量理论实验已经证明，塑性变形是和加载路径有密切关系的。增量理论考虑了这种依赖性，所以，在般加载的情况下，增量理论的方法是比较合理的。属于这类理论的主要有列维米塞斯理论和普朗特鲁伊斯理论。关于材料本构关系。在有限元分析中普遍采用的是增量型本构关系，重要的是如何依据塑性力学的基本法则导出它在各种应力状态中的矩阵表示，由于弹塑性增量分析具有普遍的适应性，即它可以用于复杂的加载方式和加载路径，因此作为有限元通用程序，现在差不多无例外的都采用增量分析，但是计算量较大。接触非线性汽车碰撞是种大规模冲击接触问题，是种典型的非线性问题，其非线性是由接触边界上的边界条件非线性引起的。接触问题属于不定边界问题，即使是简单的弹性接触问题也具有非线性，其中既有接面积变化而产生的非线性以及由接触压力分布变化而产生的非线性，也有由摩擦作用产生的非线性。根据对接触边界条件的不同处理，产生了不同的接触非线性有限元法，即拉格朗日乘子法罚函数法和拉格朗日乘子和罚函数混合法等。拉格朗日乘子法拉格朗日乘子法是精确解法，要求精确满足接触界面无穿透的约束条件。此方法需要引入新的未知量，增加了未知量的数目，系数矩阵对角线上出现了元素，使方程组不再是解耦的，从而使得冲击接触问题变得更难求解。另外，该方法与显示积分求解方案不相容。为了克服上述缺点，出现了些改进算法。罚函数法罚函数法引入罚参数与界面穿透量的乘积作为接触力，近似满足接触界面无穿透的约束条件。罚函数方法没有引入新的未知量，简单易用，因此在有限元软件中被广泛使用。但是，如果引入的罚参数特别大，会使方程组病态。拉格朗日乘子和罚函数混合法这种方法是为了克服拉格朗日乘子法和罚函数法各自的缺陷而产生的。拉格朗日乘子法由于对每个约束引入个因变量，必然导致大量的未知量，计算费用增加同时，如果两个物体分离时，接触力为零，物体发生刚体位移，系统平衡方程奇异，无法求解。罚函数法简单，并与显示算法完全相容，但在引入接触点的穿透时，会影响显示算法的稳定性和精度，若增大罚函数因子，虽能提高上述精度，但易引起平衡方程病态，且罚函数因子越大，影响越大。混合法是在接触体分离时采用罚函数法，在闭合粘式接触时采用拉格朗日乘子法闭合滑移接触的法向采用拉格朗日乘子法，切向采用罚函数法。.非线性动力学基础汽车碰撞过程的仿真般都是基于有限元方法的空间域离散技术和基于有限差分法的时间域离散技术。空间域的不同离散方法对应着不同的有限单元类型，时间域的离散也有不同形式的有限差分法，如中心差分法或牛曼法。.本章小结本章着重讲述了有限元特别是非线性有限元的基本理论，简单介绍了几何非线性材料非线性及接触非线性的相关理论，并对软件的显示时间积分理论进行了简单介绍，阐述了轻型车碰撞仿真虚拟试验的理论基础。第章平头轻型货车的碰撞安全性分析.建模建模应注意的问题辆完整的汽车是由几万个零部件组装而成的，在建模前必须对这些零部件进行筛选和简化，分析哪些结构件对碰撞项目有较大的影响，哪些结构件的影响不大，而哪些结构件基本没有影响。以车辆正面碰撞为例，承载碰撞冲击力的主要部分是车身前部，因此对结果影响较大的构件前围，前底纵梁等，对这些部件应该进行精确建模对结果影响不大的部件如发动机，车箱等部分，主要依据其外形几何形状进行建模。对于筛选出的部件也存在个简化的问题，构件的细节如小孔台阶小倒角等，方面会增加建模的难度，另方面，更重要的是在进行计算仿真时会导致计算时间的急剧增加，并会使有限元模型的单元质量变差，从而降低计算精度。这些细节中有的可以加强或减弱结构的局部刚度，尤其在碰撞区和塑性变形区，这种刚度的加强和减弱会对载荷和变形的传递路径产生干扰，进而影响整体结构的变形有的仅仅起到定位作用，而对整体的刚度和强度毫无影响。在建立模型前，应认真分析这些细节，将不必要的细节忽略掉。建模虽然有实车，但没有详细的设计数据，所以汽车数模只能通过利用实验室具有的条件对实车进行逆向工程来得到。车身平头轻型货车的碰撞安全性设计摘要平头,轻型,货车,碰撞,安全性,设计,毕业设计,全套,图纸摘要平头轻型载货汽车大多是由国外引进的老车型，这些车型设计时并没有过多考虑其碰撞安全性，因此在碰撞安全性方面存在先天不足，缓冲吸能区间小，碰撞安全性能差。由于货车碰撞试验在我国还属于开始阶段，关于货车的碰撞安全法规也没有出台，进行大规模的货车碰撞试验的条件还不成熟。针对这情况，本文在参考大量国内外资料与实验的基础上，对货车正面碰撞进行虚拟试验研究，并且针对原始设计存在的碰撞安全性缺陷，设计了压溃杆式缓冲吸能装置，并对平头驾驶室局部结构做了相应改造，虚拟碰撞结果表明改进后的驾驶室碰撞安全性有了显著提高在此基碰撞安全法规概述国外汽车碰撞安全法规国内汽车碰撞安全法规.国内外汽车碰撞分析研究概述国外研究发展概况国内研究发展概况.汽车虚拟试验场技术简介简介.本文的研究内容和工作计划第章瞬态非线性动力学分析方法.有限元法的发展及应用.有限元法的基本原理.非线性有限元基本理论几何非线性材料非线性接触非线性.非线性动力学基础.本章小结第章平头轻型货车的碰撞安全性分析.建模建模应注意的问题建模.数据的改善及导入.有限元模型的建立.结果分析车身变形分析速度变化分析加速度变化分析能量变化分析.本章小结第章平头轻型货车碰撞缓冲结构设计.碰撞缓冲区结构设计的基本思想及约束条件.结构的改进方案设计.碰撞缓冲区整体结构的构建压溃杆数模的建立压溃杆横梁数模的建立.本章小结第章改进车型的碰撞安全性分析.改进后汽车碰撞仿真结果车身变形分析速度变化分析加速度变化分析能量变化对比.压溃杆的优化.本章小结第章总结与展望.总结本文的创新点.展望致谢参考文献附录附录第章绪论汽车作为现代化的交通工具，在给人们的生活带来便利与好处的同时，引发了大量的交通事故，给人类的生命和财产带来极大的威胁和伤害图。我国年开始对汽车实施新的强制性产品认证制度，在年发布的第批实施强制性产品认证产品目录中，明确将汽车碰撞试验列入对汽车的检测之中。从年月日起，未经碰撞试验或经碰撞试验不合格的国外汽车不能进入我国市场，国产汽车未能通过强制认证试验的也不能出厂销售。国内各生产厂商纷纷提高在汽车碰撞安全性方面的投资。.课题的背景与意义背景国内的大多数平头轻型货车几乎都是从国外直接引进的老车型，设计时没有过多考虑碰撞安全性，缓冲区间小或没有，其耐撞性能相对长头短头轻型货车而言就差得多。在每年的交通事故中，平头轻型货车事故率高事故伤害大，其事故带来的伤亡和财产损失占了交通事故很大的比重。虽然我国加入后，为了增强和外国汽车厂家的竞争，国内各汽车厂家和汽车研究所开始加大对汽车碰撞安全性的研究，但不同类型的车辆受到的重视程度也不同。各大汽车制造商和研究机构关于汽车碰撞安全性的研究主要集中在轿车方面,对型客车的碰撞安全性研究稍有涉及，但对货车的碰撞安全性研究非常少。不可忽视的是，平头轻型货车在我国以其自身的优点，受到广大用户的青睐，成为轻型货车中的主力军，在轻型货车的市场中占有不小的份额。平头轻型货车碰撞安全性能不足技术投入少但是用户广泛，已经引起了社会各方面的关注，国家应出台相应的法规对汽车的生产进行干预，厂家应该加大对轻型货车碰撞安全性的研发力度与投资比例。意义通过对汽车厂生产的欧铃平头轻型货车进行正面碰撞仿真分析，探讨轻型载货汽车在碰撞安全性方面存在的些问题，并寻找解决问题的方法，改善轻型货车碰撞安全性。通过对本文的研究，能够在货车碰撞安全性方面得出些有指导性的建议，在提高商品竞争力的同时有效保护驾驶员及乘员的人身安全，能够做到“车毁人不亡”。在发生事故时提高对驾驶者及乘员的保护，从而有效抑止残疾人口数目上升和减少家庭不幸等诸多社会问题，减少国家不必要的巨额财产损失。.国内外汽车碰撞安全法规概述随着二战后汽车工业的持续发展，汽车保有量的不断增加，车速的不断提高，道路交通事故发生率不断上升，造成的经济损失与人员伤亡越来越严重。因此，汽车的安全性成了汽车厂商消费者政府部门等社会各方面高度关注的问题。公众强烈要求政府部门采取相应措施对汽车安全问题进行强制干预，各国的碰撞安全法规随之出台。国外汽车碰撞安全法规目前，世界各汽车工业发达国家都制定了相应的安全标准和技术法规，但归纳起来，所有汽车安全技术法规可分为三大体系，即美国欧洲和日本技术

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