头模块低速冲击下PVB夹层风挡玻璃的吸能特性试验研究

为获得汽车事故中人体头部冲击下风挡玻璃的吸能特性,开展一系列头模块与PVB夹层风挡玻璃在不同冲击速度(6.6 ～11.2 m/s)、冲击角度(60°～90°)及冲击方向下的参数化冲击试验。利用加速度传感器得到头模块在冲击过程中的加速度-时间历程曲线并分析头模块在冲击过程中的动态响应;结合高速摄像机图像分析风挡玻璃在受冲击过程中的裂纹扩展过程,研究风挡玻璃的破损形态,并与真实交通事故案例中的风挡玻璃破损形态进行对比分析。在此基础上,通过定义最大接触力、最大塑性凹陷量、头部损伤指标(Head injury criteria,HIC)、头模块损失动能、动能吸收比等吸能评价指标,系统研究了冲击速度、不同冲击方向下的冲击角度对于风挡玻璃吸能特性的影响。结果为风挡玻璃的吸能特性研究提供了必要的试验数据和重要的理论基础。     

汽车聚乙烯醇缩丁醛夹层风挡玻璃冲击响应研究综述

聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral,PVB)夹层风挡玻璃是汽车碰撞安全性及行人保护的重要部件,同时也蕴含丰富的汽车碰撞事故信息。因此,对其力学性能,尤其是冲击特性的研究已经成为当今汽车安全领域研究的热点问题。结合国内外文献,总结针对聚乙烯醇缩丁醛夹层玻璃材料的准静态试验、动态冲击试验和高速摄影/摄像试验的基本方法;基于不同材料的力学模型和理论研究以及主要使用的数值模拟手段和思路,归纳目前研究的主要成果与结论。现有研究结果表明,聚乙烯醇缩丁醛夹层玻璃在准静态呈线弹性力学特性但在动态冲击下呈现非线性特性,且为率相关材料;同时指出现有的汽车风挡玻璃材料和结构设计不足以为行人头部提供有效的保护。总结并提出本研究领域的未来发展方向。     

基于接触特征的车—人碰撞事故模型构建与分析

接触损伤和接触变形是交通事故遗留的重要信息,车—人碰撞事故数值再现通常采用标准体形的假人模型和基于椭球体简化的刚体汽车模型,导致车、人接触位置数值仿真结果与真实事故场景存在较大差异,同时,当车速较高时汽车与行人接触部位容易产生过度穿透等问题。以缩放技术为基础,提出基于事故中受害人6大部位体形特征的假人数值模型定制方法。通过材料等效刚度曲线对车身接触部位进行定义,模拟车、人真实接触状态。通过行人与车身等效接触模型的建立,可以提高仿真计算精度,实现计算精度和计算效率的平衡。将上述方法在一起典型的车—人碰撞事故案例中进行应用,仿真结果表明,所得到的事故再现结果精度高、可靠性好,能够满足车辆变形状态下车—人碰撞交通事故过程再现的要求,为交通事故数值再现中的接触问题研究提供了新的思路。     

基于安全距离模型的汽车主被动结合CST技术

针对目前主动技术和被动技术的单一性或者主动技术和被动技术简单相加的情况,提出一种基于安全距离模型的主动测距与被动碰撞吸能相结合的螺纹剪切式汽车碰撞吸能(CST)技术。即以单片机技术为核心,通过毫米波雷达测得本车与前方车辆之间的距离,运用行车安全距离模型确定本车的安全状态,一旦发现两车之间的距离小于安全距离时,则立即启动螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统,从而实现根据汽车所处的安全距离自动确定螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统工作状态。并以此制作相应的电路板,以干燥路面情况下车速为36 km/h和速度84 km/h的危险状况进行实验。试验结果表明:系统能通过比较实际车辆之间的距离与安全距离大小,以此来控制CST的伸缩。     

正面碰撞下后排乘员损伤预测研究

为完善车辆事故自动呼救(Automatic Crash Notification,ACN)系统对乘员的损伤预测,对后排乘员在正面碰撞下的各部位损伤进行了研究.首先根据实车50km/h下的正面碰撞试验建立正面碰撞下的仿真模型,并对模型进行验证;其次对模型设置不同的初速度,得到不同速度变化量下的后排乘员头部、胸部、颈部损伤...     

单点激光冲击精确成形的控制方法研究

根据单次冲击304不锈钢矩形薄板得到的激光能量与变形量的关系图,利用最小二乘法进行曲线拟合得到曲线的近似表达式.根据激光冲击成形的原理、特点,建立了激光冲击成形控制系统.冲击过程中,利用控制激光能量得到相应变形量进行多次冲击,并加入实时反馈控制,最终实现板料的单点精确成形.     

基于内聚力模型的夹层玻璃冲击破坏仿真分析

夹层玻璃冲击破坏特性的研究对于风挡玻璃设计、行人保护及交通事故再现具有重要意义。针对传统有限元方法不能有效描述脆性材料冲击破坏的问题,在介绍双线性内聚力模型基本理论的基础上,建立适用于夹层玻璃冲击破坏现象的有限元模型,使用已嵌入内聚力模型的有限元软件LS-DYNA仿真分析夹层玻璃的冲击破坏过程。同时,设计简易夹层玻璃板落锤试验装置,以评价仿真分析结果。夹层玻璃板的裂纹分布和冲击加速度的仿真与试验结果的良好一致性,验证了内聚力模型与仿真分析方法的有效性。     

带内翅矩形容器的力学模型与受力分析

分析微槽道换热器等新型设备的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,建立了带内翅矩形容器的力学模型,并对其进行受力分析,导出了容器壁的挠度和内力的计算表达式。以板翅式换热器的单层通道为例,利用有限元方法进行了内翅结构尺寸对容器结构性能的影响分析。试验分析表明,应用带内翅矩形容器的力学模型进行带内翅矩形容器的挠度和内力分析,分析精度高,能满足工程需要,为新型设备的结构设计提供了一种有效的计算方法。     

电加温热载荷对直升机风挡玻璃的影响

研究了电加温直升机风挡在极限飞行工况条件下受电加温热载荷的影响.通过对离散气动载荷进行参数化处理,建立一种可以在风挡表面施加非均匀气动载荷的方法.基于ABAQUS软件分析直升机风挡在各个飞行姿态下的受力状态,找出较为危险的飞行工况;基于ANSYS建立风挡的电热耦合模型,计算出低温环境下风挡玻璃电加温过程中的风挡厚度方向的温度分布.建立电加温风挡的热力耦合模型,对直升机风挡飞行工况条件下的热应力和变形进行分析.结果 表明,在低温环境中电加温对降低风挡玻璃边缘的拉应力有积极的作用,而对风挡的变形影响不明显.     

利用Radioss进行某车型侧面碰撞仿真和优化

建立了基于Radioss的某车型侧面碰撞有限元模型,依C-NCAP 2012版中的时速50 km可变形移动壁障侧面碰撞试验条件设定仿真的载荷和边界条件,计算相关位置的加速度、侵入速度、侵入量,与事先设定的五星车目标值进行比较,通过优化结构设计,使不达标项达标。通过在模型中加入有限元侧面碰撞假人模型,依C-NCAP 2012版计算假人相关位置伤害值,仿真结果表明该车侧面碰撞达到五星车要求。     

汽车－行人碰撞事故再现自动优化方法

为了提高事故鉴定的效率和客观性,提出基于数值仿真的汽车－行人碰撞事故再现的自动优化方法。该方法基于汽 车－整体行人假人碰撞的多刚体动力学仿真,通过将仿真值与实测值进行比较,自动调整仿真输入,得到最优的碰撞初始条件,从而再现整个事故的全过程。针对不同类型事故的优化问题,分析相应的优化模型,提出以汽车碰撞速度或制动延迟时间为优化变量,以人体损伤为约束条件,利用行人和汽车的停止位置信息构成目标函数。由于采用序列线性规划法为优化算法,同时兼顾了基于人车停止位置和人体损伤的事故再现方法,所以能较好地适应人车碰撞事故再现的非线性特点。利用商业化优化工具,应用上述方法对一起真实案例进行再现分析。并且,通过比对人体损伤的法医鉴定结果,以及目标函数响应面分析,验证该方法的可行性。     

基于接触摩擦非线性特征的车-人交通事故数值再现分析

车-人接触碰撞事故作为一种典型的交通事故类型,包含车、人、地三个系统,涉及变量众多,再现过程复杂。其中,人-地接触摩擦因数作为典型的输入参数,对事故再现结果有着重要影响。传统的交通事故数值再现计算中,摩擦因数一般作为定值输入,其仿真结果与实际物理过程存在较大偏差。通过纤维-粗糙路面接触的简化物理模型探讨车-人交通事故中人-地接触摩擦的非线性关系,提出针对车-人碰撞交通事故的人-地摩擦因数与法向力函数关系的构造方法,并通过典型车-人碰撞事故案例对其进行了验证。案例分析表明,基于上述方法构造的摩擦因数数学模型可减小仿真结果与实际物理过程的偏差,从而为交通事故鉴定提供更为准确有力的技术依据。将接触摩擦力学应用于交通事故再现数值计算的思想为后续相关研究提供了参考。     

汽车风窗玻璃除霜性能的CFD分析及风道结构优化

以某中巴车为研究对象,通过对除霜风道各出口流速的仿真值和试验值的对比,验证了除霜模型建立的合理性。在此基础上对风窗玻璃上的除霜效果进行仿真分析,并对除霜风道的结构进行优化,改善各出口风量分配比例和吹风方向,提高了除霜的性能,使其满足国家相关法规对风窗玻璃的除霜要求。     

基于DOE的整车气动优化减阻研究

以国内某款运动型多用途汽车（SUV）作为研究对象，应用DOE的方法，通过软件STAR-CCM+，采用Realizable k-ε湍流模型，对整车底部进行了减阻方案研究。采用试验优化设计的方法，运用极差分析法对仿真数据进行了分析，找到最佳减阻方案。研究表明，最佳减阻方案的整车阻力系数相对于原始模型有大幅降低，降幅达6.09%，前轮挡风板对整车阻力系数的影响最大，后轮挡风板对整车阻力系数的影响最小。通过对整车外流场的分析，阐明了减阻机理。     

Bird strike analysis on a typical helicopter windshield with different lay-ups

In the current paper, bird strike to a typical helicopter windshield is investigated using smoothed particles hydrodynamic (SPH) finite element method. Five types of lay-ups in a windshield (single layer stretch acrylic, single layer glass, two-wall cast acrylic, acrylic with Polyvinyl butyral (PVB) interlayer and glass with PVB interlayer) is considered and in each case the thickness which prevents the bird from perforating the windshield is calculated. Since helicopters can have lateral movement in addition to their longitudinal movement, the effect of incident angle on the integrity of windshield is also investigated. Simulations showed that among the five cases presented, glass with PVB interlayer can be the best choice for being used in windshield against bird strike. Another conclusion is that for the same initial velocity, the angled impact can cause more damage in the windshield than the direct impact.     

自行车座椅高度对事故中骑车人动力学响应的影响

通过PC-Crash软件建立自行车、骑车人和汽车模型,并进行事故仿真试验。引入自行车的座高参数对骑车人损伤进行研究,可以进一步深入的分析骑车人损伤情况。通过分析典型碰撞事故中自行车座椅高度参数对骑车人头部和下肢损伤的影响,同时建立了相应的数学模型,并通过真实事故案例验证了模型的可靠性。仿真试验的结果表明,当汽车车头中部与自行车发生碰撞,且座高较低时,骑车人头部碰撞位置主要集中在引擎盖中上部;随着座椅高度的增加,头部碰撞位置逐渐上移到靠近挡风玻璃上边框的位置;受车型影响,自行车座椅高度参数对骑车人造成的影响具有不同特点;在各个碰撞角度下,不同自行车座高所对应的骑车人动力学响应有所差异;骑车人头部损伤风险和下肢骨折风险与自行车座高具有相关性。