基于加速度波形优化的行人头部保护设计

人车碰撞过程中头部保护是国内外研究的一个重点,在HIC值相同的情况下头部加速度曲线可能千差万别,从而导致碰撞深度也有差异,因此,通过合理的车身结构设计来控制加速度曲线,可以保证在相同的碰撞深度下使头部伤害程度降低到最小。首先分析了几种常见的加速度近似波形的不同特性,并找出最优化的加速度曲线,然后借助有限元软件的仿真分析,通过对头部碰撞区域内的结构进行改进,实现对头部加速度的优化,从而降低头部的伤害程度。     

弹起式发动机罩的行人保护性能研究

行人保护是汽车主被动安全的重要内容。根据国标的行人保护试验规程和要求,建立了行人保护头型冲击器及弹起式发动机罩系统的有限元模型。对发动机罩面积进行划分,选取HIC值较大的位置作为碰撞点,通过仿真头部冲击器与发动机罩的碰撞过程,分析不同碰撞点的头部加速度时间历程,研究了弹起式发动机罩的行人保护性能。并搭建了用于发动机罩行人保护性能测试的跌落试验平台,实验验证了弹起式发动机罩的行人保护性能,证明了有限元模型的有效性。     

基于RADIOSS的复合材料发动机罩行人保护研究

为研究复合材料发动机罩对行人头部的保护性能,以某车型发动机罩为例,建立了行人头部撞击复合材料发动机罩的有限元模型.利用RADIOSS求解器开展头碰分析,并将各头碰撞击点的加速度-时间曲线和HIC值与铝质机罩结构进行对比.对比结果表明:使用复合材料的发动机罩理论上能够满足行人保护需求,同时整体质量相比铝质发动机罩会更轻,...     

基于HyperWorks的电动汽车前舱盖多目标优化设计

为了解决某电动汽车前舱盖质量轻量化、模态特性及行人碰撞安全之间的矛盾,运用HyperWorks软件对前舱盖进行了结构优化设计。首先,对电动汽车前舱盖进行了行人头部碰撞仿真模拟,计算出其头部损伤值HIC;其次,利用折衷规划法对前舱盖内板进行了多目标拓扑优化设计,并且对改进后的模型进行了碰撞仿真及结构强度验证;最后,运用自适应响应面法对前舱盖内、外板进行了多目标尺寸优化设计。优化结果表明:改进后的前舱盖总质量减少8.8%;其低阶固有频率值均大于共振频率;改进后的前舱盖HIC值为858.6,达到了我国行人安全保护法规的标准。     

汽车儿童安全座椅碰撞性能仿真分析

针对欧洲儿童乘员约束系统法规(ECER/4),以某款汽车儿童安全座椅为研究对象,使用非线性有限元动力学分析软件LS-DYNA进行了ECER/4动态试验环境下的碰撞过程仿真分析,得到假人头部加速度、头部损伤值HIC15及胸部加速度。通过与相应法规的比较,初步证明了该款儿童安全座椅的碰撞安全性。     

铝合金抗凹支架行人保护性能研究

抗凹支架是发动机罩锁扣区域行人头部碰撞的重要吸能部件,对铝合金抗凹支架结构的行人保护性能进行了研究。建立有限元分析模型并对碰撞过程进行仿真模拟,结果表明抗凹支架区域头部伤害值较大,碰撞初始头部加速度偏低,后期头部触底。利用简化模型对头部受力进行分析,通过调整材料密度进行仿真,研究随动质量抵抗力对头部加速度的影响。结合分析提出有利于行人保护的连续式抗凹支架形式。     

大客车紧急制动乘客约束系统的仿真研究

利用碰撞仿真分析软件MADYMO,建立了包括客车车体、安全带和假人的乘客约束系统正面碰撞模型,求解后得到乘员头部、胸部伤害响应曲线和HIC、胸部3ms加速度、胸部压缩量等损伤值。与实车碰撞试验结果进行对比可知,模型较真实地反映了碰撞试验过程。然后建立了客车紧急制动乘客伤害评价体系,并利用上述模型在近似减速度的假设下,对客车紧急制动工况进行仿真计算,得到了不同形式的安全带及座椅倾角与乘员损伤值的关系。通过仿真分析可知,在紧急制动时,三点式安全带对乘员具有较好的保护效果,同时增大座椅坐垫倾角可以减少乘员损伤值。     

基于行人头部碰撞保护的发动机罩铰链结构设计

针对某款轿车发动机罩铰链区域行人头部碰撞性能不能满足GB/T 24550—2009的要求,建立了车辆与行人头部碰撞分析模型,用试验进行了验证分析,对存在问题的原因进行了分析,并对发动机罩铰链的结构进行了改进,分析结果表明,采用改进后的发动机罩铰链,可有效降低发动机罩铰链区域的头碰HIC值,可以满足法规要求。     

UN R129侧碰数值模拟的3岁儿童损伤风险研究

根据联合国欧洲经济委员会制定的UN R129法规儿童约束系统（CRS）台车侧面碰撞条件,提出了2种台车侧面碰撞仿真试验方法,并验证了其可行性。基于该试验方法,采用Q3儿童假人,建立3种不同CRS（五点式-成人安全带固定（三点式CRS）,五点式-ISOFIX固定,前护板型-成人安全带固定）的侧面碰撞数值分析模型。分析了儿童乘员的运动学响应和头、颈部及胸部的损伤物理参数。结果显示：儿童乘员在不同类型的CRS中的运动学响应不同。ISOFIX固定条件下儿童头部损伤风险较大,除三点式CRS约束条件下的儿童乘员损伤物理参数接近耐受极限值外,其他2种工况下的儿童乘员的胸部合成加速度（3ms）和上颈部弯矩值均超过儿童乘员耐受极限值,可见在侧面碰撞中儿童乘员的胸部和颈部损伤风险较大。     

基于风挡玻璃凹陷量的人车事故车速计算模型

根据风挡玻璃在行人头部冲击后产生的凹陷量,提出一种基于矩形薄板冲击动力学理论的人车碰撞事故车速计算模型.建立行人头部与风挡玻璃碰撞的抽象物理模型,并根据人车碰撞的特定情形,将适当的材料参数分别赋予风挡玻璃和头部.在保证模型精度的前提下,将风挡玻璃视为矩形薄板,且约束形式简化为简支形式.根据Hertz弹性体接触理论和能量守恒定律,建立头部冲击力与矩形薄板挠度之间的关系.利用Namer定理将风挡玻璃的凹陷量进行改写并得到头部冲击速度与风挡玻璃挠度的模型.结合人体上风挡玻璃时汽车碰撞速度与头部冲击风挡玻璃速度之间的定量关系,建立风挡玻璃凹陷量与汽车碰撞速度之间的计算模型.经实际交通事故案例验证,该模型计算快速,结果可靠,为人车碰撞交通事故再现中的车速计算提供一种新的计算方法.     

离位工况下侧面气囊展开对Hybrid Ⅲ 3儿童假人损伤的研究

为减少侧面碰撞中乘员的伤害,侧面气囊越来越普及到汽车的安全系统当中,但侧面气囊的展开会对离位工况的乘员造成伤害。研究了在离位工况下侧面气囊的展开对乘员的伤害,并制定了相关的测试要求。根据该要求,对Hybrid Ⅲ 3儿童假人进行了4种离位工况的侧面气囊展开试验和评价。根据试验结果,对4种工况下Hybrid Ⅲ 3岁儿童假人的参考损伤值进行了分析。结果表明:Hybrid Ⅲ 3儿童假人前朝向坐姿头部受到SAB和和CAB的共同作用,造成其HIC值在4种工况中最高;平躺座椅工况中颈部受到SAB的作用,Nij值达到最大;头部靠近扶手的工况中颈部的拉伸力最大;后朝向试验工况中假人未受到其他相关约束,在CAB和SAB展开作用于假人的胸部时,假人会沿着展开的方向运动,但对胸部伤害不明显。研究结果为优化试验次数提供参考,从而实现减少开发成本和缩短开发周期。     

儿童乘员约束系统台车碰撞试验设计与研究

为满足GB 27887-2011规定的儿童乘员用约束系统动态性能试验的台车加速度区间要求,提出组合不同长度、壁厚、直径的圆形薄壁吸能管来实现台车碰撞试验波形的方法。采用LS-DYNA软件建立台车和吸能管的有限元模型,并通过该模型获得能复现法规要求的前后碰撞加速度区间的吸能管组合参数,经台车碰撞试验验证其有效性和精确性。对碰撞过程中Q6儿童假人头部和胸部动态响应进行了致伤机理分析,同时基于像素分析法提取了假人头部质心位置的运动轨迹,最后通过分析试验结果,对该新型儿童约束系统提出了改进意见。     

基于正交分析的高g值加速度发生器数值模拟研究

为研究Hopkinson压杆装置中设计参数对加速度脉冲峰值和脉宽产生的影响,通过有限元方法建立高g值加速度发生器的数值模型,展开不同工况下的正交分析,得到相应的动力学响应以及影响因素水平。结果表明:影响冲击加速度峰值和脉宽的关键因素为压杆的直径和弹丸头部的形状,压杆直径的减小可显著增大加速度脉冲的峰值,但对加速度脉冲的脉宽影响不大;弹丸头部越尖锐,得到的加速度峰值越低,脉宽越大。     

基于ABAQUS的闸机扇门设计与研究

闸机扇门是用于控制行人出入的核心部件,在实际应用中会经常受到人为冲撞而造成损坏。应用ABAQUS建立行人对扇门的碰撞过程的有限元模型,分析扇门在不同厚度钢构件的条件下结构刚度的变化;拟合出扇门刚度与钢构件厚度之间的关系;寻求最优钢构件厚度值;研究分析聚氨酯泡沫塑料的材料特性,在满足扇门结构刚度的条件下选择最佳聚氨酯材料的密度。     

基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究

为了给阀芯旋转式电液激振器的阀口形状设计提供依据,设计三角形阀口、半圆形阀口以及矩形阀口的阀芯旋转式四通换向阀,分别对三种不同阀口建立对应的过流面积模型。在分析该电液激振器工作原理的基础之上,建立数学模型,对该电液激振器在三种不同阀口形状下的振动波形进行理论数值仿真和试验验证研究。研究结果表明：矩形阀口的过流面积呈线性变化,三角形阀口和半圆形阀口的过流面积呈非线性变化;在三种不同阀口形状中,矩形阀口的过流面积峰值最大,半圆形阀口的过流面积峰值最小;采用矩形阀口可以在供油压力一定的情况下获得振幅最大的振动波形,但同时加速度波动最大;采用半圆形阀口可以在振幅一定的情况下获得加速度波动最小的振动波形,但需要提供最大的供油压力。     

基于试验台架的高铁牵引齿轮箱试验研究

根据高铁牵引齿轮箱特性,确定齿轮箱振动、噪声、应力测试的不同工况,并搭建试验台进行测试。箱体额定负载不变工况下,箱体的加速度幅值、空气噪声值和应力值,随转速的升高呈增大趋势。当转速值为2 500 r/min和3 500 r/min时,箱体的加速度幅值出现峰值。在额定转速和额定负载工况下,对箱体加速度和空气噪声值进行频域分析,结果表明箱体振动主要由啮合频率及其倍频引起,在啮合频率及其倍频旁存在边频带,边频间隔为输出轴转频、输入轴转频;箱体的最大空气噪声值为89.74 dB,出现在2 400 Hz附近,对应啮合频率2 391.7 Hz。试验结果可为箱体的理论分析提供试验数据。     

工况对盾构机主驱动轴承润滑特性的影响

以某隧道工程实际工况条件为例,建立盾构机主驱动轴承载荷分布计算模型和等温线接触弹流润滑模型,通过数值分析得到极限工况和占比99.9%的工况条件下盾构机主驱动轴承的油膜厚度及油膜压力分布;依据实际工况条件分析不同工况对轴承油膜厚度、油膜压力的影响规律,以及滚子所处位置不同时滚子负载与油膜压力和膜厚之间的变化关系。结果表明：不同工况下主轴承油膜厚度、油膜压力分布规律相似,均出现二次峰值;同一工况下,随着滚子于主轴承所处位置不同,油膜压力及膜厚最值随滚子负载的增大而减小;同一位置处二者最值随主轴承受力的增大而减小。     

激励点优化和加速度信号的结构损伤识别

通过对激励点优化布置获取结构的响应信息,提出了一种以加速度信号差曲率函数作为损伤指标,直接利用输出信号快速判断结构损伤位置的方法.首先计算模态振型,以模态保证准则(MAC)矩阵非对角元素最小值作为适应度函数,采用改进粒子群算法(MPSO)优化激励点数量和位置,再运用平均加速度幅值和均方根评价准则选择较优的激励点布置方案;然后试验激励对应的位置,获取加速度信号后计算测点处损伤前后加速度差的平方的积分值,运用曲率指标函数确定损伤位置,并对加速度信号通过巴特沃斯滤波后作为改进多尺度样本熵(MMSE)的输入样本;最后根据MMSE均值的变化,判定各工况相对损伤程度变化.结果表明:利用结构响应的加速度信号差曲率函数适合作为损伤识别的判别指标,通过三维桁架振动台中螺栓连接的状态模拟损伤,可以对不同损伤工况进行损伤诊断.     

基于客车倾翻试验的车身加速度波形分析

利用模拟碰撞台车试验进行座椅及其固定件在倾翻过程中的强度考核,可大大节省企业的试验成本。模拟碰撞台车试验的关键试验条件为加速度波形,因此找到合理的加速度脉冲通道可以极大地促进倾翻车辆座椅及其固定件强度台车试验方法的研究。通过对三十余辆客车倾翻试验过程中车辆质心位置的加速度数据,乘员最小生存空间及上部结构变形时间进行分析,得出三者之间的关系。在此基础上拟合了客车倾翻时质心加速度曲线,并对拟合后的加速度进行聚类分析,最终得出针对两类不同上部结构强度车辆的倾翻加速度脉冲通道。为后续倾翻客车座椅及其固定件横向冲击强度试验方法的研究进行了铺垫。     

复合填充芯材的优化设计及其应用研究

为进一步提高汽车发动机罩填充芯材的缓冲吸能性能,将轻质、缓冲性能佳的EPP泡沫填充到铝蜂窝芯材中,采用代理模型和多目标优化算法求解获得填充芯材的参数优化解,最终的优化参数为铝蜂窝胞元边长3mm、蜂窝壁厚0.06mm、EPP泡沫密度40kg/m3,并开展了低速冲击试验验证优化结果的可靠性。将优化后的填充芯材应用于汽车发动机罩中,研究其对汽车行人保护性能的影响及其轻量化效果,研究结果显示,新发动机罩的行人头部损伤值降低了(13.5～51.8)%,加速度峰值降低了(9.4～39.2)%,所有碰撞点均没有发生二次碰撞,并且在不降低发动机罩机械性能的前提下,新发动机罩比原发动机罩减轻了23.8%,表明芯材填充对提高汽车发动机罩的行人保护性能及轻量化效果明显。