客车侧翻的上部结构安全性仿真研究

侧翻是客车道路交通事故的主要形态之一,车顶塌陷、解体等侵入性变形能够造成严重的人员伤亡.利用有限元仿真的方法研究客车侧翻的上部结构安全性,对影响因素进行分析,并提出改进意见.研究的结果对客车的设计、生产以及安全性评价具有指导作用.     

客车有限元模型对侧翻仿真结果的影响

针对两种不同类型的客车侧翻仿真结果存在较大差异的问题,探讨客车有限元模型对仿真结果的影响,运用Hyper Works和LS-DYNA软件,对客车侧翻CAE模型进行分析,并对侧翻仿真结果进行比较,得出在涉及大位移、大应变的非线性动力学分析中,有限元模型质量的优劣对侧翻仿真结果的影响是明显的。为了切合实际情况,获得更加真实的计算结果,为客车上部结构的设计与改进提供理论依据,对客车有限元模型的质量提出必要的要求。     

全承载卧铺客车侧翻仿真分析与优化

建立了全承载卧铺客车有限元模型,参照新版《GB17578征求意见稿》建立了卧铺客车的生存空间,采用LS_DYNA有限元软件对卧铺客车侧翻碰撞进行研究,并依据仿真分析结果对原结构进行改进设计,使其满足法规要求。     

某小型客车正面碰撞建模与仿真分析

在CAD数据模型的基础上,采用有限元分析软件Hyper Works的前处理模块Hyper Mesh建立了某小型客车的整车有限元模型,在显式动力分析软件LS-DYNA环境中对该有限元模型进行了正面100%刚性壁碰撞仿真计算,然后运用后处理模块Hyper View和Hyper Graph分析计算结果,得到了该客车的以下正面碰撞的主要特性:门框的变形分析和B柱下方的加速度分析,并对客车在正面100%刚性壁碰撞过程中的主要变形进行了分析。最后根据分析得到的该客车的碰撞特性,阐述了客车在结构上存在的问题并为设计人员提供参考。     

客车蒙皮对侧翻安全性的影响分析

基于ECE R66法规和非线性有限元方法进行碰撞仿真的原理,以某6137型大客车为研究对象,分别建立了车身骨架有限元模型和带蒙皮的整车车身有限元模型,通过车身立柱变形和碰撞能量结果两项指标,对比分析客车蒙皮对侧翻碰撞仿真分析结果的影响程度。仿真分析结果表明:客车蒙皮在侧翻碰撞仿真分析中影响程度较大,可以吸收系统3.3%左右的能量,使立柱变形量可以减少23 mm左右。故在利用有限元法检验客车侧翻安全性时,不能忽略客车蒙皮的影响。     

客车侧翻碰撞加速度评价的研究

在客车侧翻试验的基础上,研究了客车侧翻碰撞的加速度评价指标.从最大加速度、平均加速度和加速度均方根三个方面对客车侧翻碰撞加速度进行了评价.这三个加速度指标可以作为评价客车侧翻碰撞安全性改进效果的依据.     

基于管内填充方法的客车侧翻安全性改进研究

按照欧洲ECE R66法规,建立了客车整车有限元模型,利用LS_DYNA软件模拟了客车侧翻时车身的动态响应。针对原车身结构侧翻存在的问题,提出了基于管内填充方法的结构改进方案,并进行了仿真分析和试验验证。仿真及试验结果表明,在适当位置的矩形钢管内填充石蜡、松香或环氧树脂与木屑及固化剂的混合物,都可使车身上部结构刚度提高。考虑到高温时的稳定性,环氧树脂与木屑及固化剂的混合物效果更佳。改进后的客车车身骨架在侧翻时没有与乘员生存空间发生相互穿透,满足法规要求。     

基于遗传算法对燃料电池客车能量分配优化研究

以燃料电池为主要动力系统的汽车将是未来汽车发展的主要途径。以能量混合型为主体的串连式混合动力系统将燃料电池,直流逆变器,蓄电池和电机并联于母线上,能量将在这些部件中实现分配。为实现能量合理分配,本文首先以最小化燃料电池氢气消耗量和蓄电池SOC与目标SOC相差最小为目标函数,然后使用遗传算法对能量分配进行了优化并制成MAP图,最后对AD-VISOR汽车动力构型软件进行二次开发,使用优化MAP图对其进行了仿真,验证这种优化策略在应用上的可行性。     

高床大客车侧翻结构安全性仿真研究

建立全承载高床大客车车身的有限元模型,并通过仿真试验初步验证其有效性。在此基础上研究大客车在翻滚过程中的耐撞性及其上部结构对侧翻安全性的影响,并参照相关法规对高床客车结构安全性进行了评估。最后根据仿真分析结果,提出上部结构的合理改进方法,进一步的仿真分析验证了结构改进能有效地提高高床客车的侧翻安全性。     

模态分析在客车侧翻性能评价上的应用

建立了客车车身骨架有限元模型,并对3种上部结构方案的客车车身骨架进行自由模态分析,得到客车车身的前12阶的振型与固有频率。初步推测侧倾振型所对应的固有频率高的客车具有更好的侧翻性能。参照欧洲ECE R66法规要求,建立客车侧翻仿真有限元模型,利用显式非线性有限元求解器LS_DYNA对客车侧翻过程进行仿真分析。结果表明:侧倾振型频率高的客车在侧翻过程中其侧窗立柱变形量最小,具有最好的侧翻安全性能。通过模态分析可对客车侧翻性能进行初步评价,有利于缩短客车研发周期。     

客车乘员座椅动态试验的仿真研究

依据GB13057-2014法规要求,应用Hypermesh软件建立客车座椅动态试验的有限元模型,接着调用HybridⅢ50%男性假人,调整其姿态,同时把已建好的有限元模型及调整好01.1的多面体假人进行耦合设置并提交计算。结果表明,仿真分析结果与试验结果在运动过程、变形情况、乘员伤害值等方面具有较好的一致性,仿真模型能够预测和代表试验段在试验测试中的力学行为,并为后期的座椅动态安全性优化提供可靠的依据。     

多种群遗传优化的客车防侧翻鲁棒控制方法

为改善客车主动防侧翻能力,提出多种群遗传优化的防侧翻鲁棒控制方法。考虑车轮侧倾外倾、侧倾转向、悬架变形外倾和变形转向对轮胎侧偏特性影响,以及客车垂向与侧倾运动的耦合特性,建立6自由度客车侧翻动力学模型;针对客车的实际干扰及参数不确定性,以最大横向载荷转移率为控制目标,融合差动制动原理设计客车主动防侧翻的鲁棒控制方法;应用多种群遗传理论对控制器的权函数进行动态优化,增强控制系统的抗干扰能力;选取J-Turn及Worst-Case典型侧翻工况进行数值仿真,分析防侧翻控制方法对不同行驶工况的适用性、前轮转向干扰及路面干扰下的抗干扰稳定性以及簧载质量和车速变化时参数摄动鲁棒性。结果表明该方法能将客车侧翻危险速度提高75%以上,有效改善客车主动防侧翻能力;且对不同行驶工况、不同类型干扰及参数变化均有强鲁棒性。     

电动客车并联制动控制策略研究

针对电动客车再生制动问题,结合制动约束条件在Cruise与Matlab联合仿真环境下建立整车并联制动控制策略模型,并通过UDC循环工况验证并联制动控制策略的性能。通过仿真验证可知,电动客车并联制动控制策略能够优化制动力分配,在保证最佳制动性能的前提下最大程度地提高了制动能量回收率,在提高制动性能的同时大大提升了整车经济性。     

侧翻工况下客车顶盖碰撞强度的仿真分析

以建立某款客车顶盖局部的有限元模型为基础,运用同一水平、多因素的研究方法,选取原结构、变结构及变材料3种计算工况,模拟分析了在侧翻条件下客车顶盖非线性碰撞时的强度特性.变结构、变材料方案的提出,能提高顶盖强度及满足轻量化设计要求.仿真中引入真实工况的模拟,能够为概念设计阶段快速、高效判断产品各项性能参数的合理性提供参考依据,且为进一步优化设计方案的拟定开拓了思路.     

客车约束隔板对后方乘员限制作用的研究

为了研究客车约束隔板对后方乘员的限制作用,通过有限元仿真与试验相结合的方法研究了约束隔板的尺寸、刚度以及后方假人种类对于其限制作用的影响。结果表明:约束隔板尺寸越大能够限制住后方假人所需的刚度就越小;在约束隔板尺寸相同的情况下,50%混III假人相较于TNO 10假人需更大的刚度才能被限制住。最终总结出约束隔板在不同尺寸下能够限制住后方假人所需的最小刚度并设计出能够反映其刚度的静态试验。     

基于Simulink的ISG型客车混合动力系统的仿真研究

针对ISG型混合动力系统结构、控制复杂,传统开发风险高、周期长、成本高等问题,采用后向仿真的思想,应用Simulink仿真工具,对其动力系统完成了能量管理策略的设计与建模,建立了工况输入模型和驾驶员PI控制模型,结合相关理论公式及试验标定数据对其主要部件如驱动电机、发动机、发电机、动力电池进行了模型建立。结合中国城市典型工况,基于功率分配思想提出了以发动机优先驱动优化发动机工作效率的整车能量管理策略。仿真结果研究表明,仿真模型可以准确模拟实车进行循环工况行驶,完成经济性试验和和实时输出各部件工作特性参数的功能,该模型可以作为动力系统能量管理策略研究和部件参数优化的基础,对车辆前期开发阶段快速确定整车控制策略,提高匹配该系统车型的经济性具有重要意义。     

含缺口圆环链的动力学分析

采用大型有限元软件ANSYS对含有缺口的圆环链进行动力学分析,通过计算冲击状态下的动力学模型,得出其应力变化图和能量吸收特性图。从理论上对含有缺口的圆环链进行了分析研究,为圆环链的结构优化和安全性能分析提供了必要的理论依据。     

基于城市循环工况的混合动力客车经济性仿真及试验研究

混合动力客车的传动结构、动力系统参数匹配、能量管理和换挡策略是影响混合动力客车经济性的重要因素.同时,具有不同特点的城市循环工况等也会直接影响整车经济性能的评价.本文开发了上海城市道路循环工况,以申沃SWB6116HEV型客车为平台,利用Cruise软件建立混合动力客车整个模型,针对上海市和曼哈顿道路循环工况进行模拟仿真分析,并通过城市循环工况的道路实车实验进行了对比和验证.仿真和试验结果表明,混合动力客车的经济性得到有效的改善.     

混联式混合动力客车能量管理实时优化算法研究

为提高新型混联式混合动力客车的燃油经济性,制定了一种功率均衡能量管理控制策略。建立动力系统模型并针对其结构特点设计了模式切换规则。通过确定各个功率需求下的电池荷电状态与发动机燃油消耗的关系,将电池功率转化为相应的油耗,以每一时刻的综合燃油消耗量最小为目标,对电池与发动机功率进行实时优化均衡控制。仿真结果表明：电池荷电状态控制在预定的区域内保持平衡,发动机运行工作点在高效区域内,且整车燃油经济性与原型客车和采用规则控制策略相比分别提高了34.18%和13.61%。     

基于Modelica的纯电动客车动力系统建模与仿真研究

多领域统一建模语言Modelica采用层次化结构组织组件模型,适合于大型多层次复杂物理系统建模。研究了纯电动客车动力系统的划分机制,对整车进行动力学分析,在此基础上分析了纯电动客车动力系统的Modelica框架模型的建模方法,给出了纯电动客车动力系统的划分方案。对其中的核心部件建立了Modelica模型,并组装各部件模型建立了纯电动客车动力系统的仿真模型。最后对该仿真模型进行了特定工况下的仿真计算,给出了动力系统模型的仿真结果,为纯电动客车的设计提供了有意义的参考。