轻卡驾驶室碰撞性能的分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 轻卡驾驶室碰撞性能的分析 摘 要 当前，汽车工业发展的速 度越来越快，人们更关注汽车的质量与 安全性能。但是，与乘用车相比，商用 车的安全性能明显比较低。所以，针对 这种情况，本文对轻卡驾驶室碰撞性能 进行分析、研究，希望可以促进驾驶室 设计的安全性与可靠性。 中国论文网 /7/view-12971088.htm 关键词 轻卡 驾驶室 碰撞 性能 分析 随着社会、经济的不断发展，我 国汽车销量的增长非常迅速。然而与此 同时，也导致交通事故的频发，给人们 的生命安全带来了很大威胁。尤其是大 型商用车肇事后，带来的损失更大。在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 商用车碰撞事故中，由于商用车驾驶室 结构脆弱，尤其是在巨大的压力与冲击 下，就会导致结构崩溃，在这种情况下， 驾驶员就会面临生命危险。基于此，必 须采取有针对的措施与办法，来提高商 用车的碰撞安全性能。 一、国内商用车碰撞研究现状 与德国、美国等国家相比，我国 虽然对商用车碰撞研究的时间比较晚， 但是也取得了一定的成绩。比如：在研 究的过程中，利用商用驾驶室的实验性 能、方法等，成功建立了检测正面碰撞 的装置。通过仿真分析，该实验与整车 变形的趋势非常接近。再如：相关专家 以某商用车为例，针对正面撞击实验中 结构的强度问题，实施驾驶室被动安全 仿真。通常情况下，商用车在正面撞击 下，就会导致前缘断裂。研究表明，实 施前悬置拓扑优化结构改进方案可以解 决此类问题。与此同时，还可以起到加 强地板以及后围结构的作用。在多轮仿 真分析下，使驾驶室的结构强度、刚度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 不断改进，并最终达到驾驶室新法规的 要求。只有这样，才能在最大程度上提 供卡车的安全驾驶。 二、非线性有限元基本理论概述 汽车碰撞属于典型的非线性问题， 比如大转动、大应变，以及材料弹塑变 形等非线性。在该理论下，可以将其看 成一个多物体接触的碰撞系统。当汽车 发生碰撞之后，各个零件在相互挤压的 作用下，产生一定的撞击力。所以，当 t=0 时，为碰撞的初始时刻。该时刻中 物体质点的位置被称为初始构型。根据 质量守恒定律、二阶常微分方程组，可 以计算出汽车在碰撞后，产生的位移。 具体公式为： 式中，为已知条件。另外，在运 动方程中，可以计算出的值。其次，如 果质量矩阵为对角矩阵，并满足为对角 矩阵，根据节点位移的更新，则不要求 再解方程式。在这种情况下，将积分法 应用于非线性分析中，则具有更大的优 势。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 三、轻卡驾驶室碰撞的安全性分 析 1、正面撞击仿真 在正面撞击仿真中，由于驾驶室 的非弹性部件没有与假人模型接触，从 而使驾驶员获得了生存的空间。其次， 与正面摆锤撞击实验相比，50km/h 正 面碰撞实验产生的总能量更大，而且生 存空间也比较大。主要原因是：在 50km/h 正面碰撞时，车架对能量的吸 收力不断增强。相反，在正面摆锤撞击 实验中，车架的吸收能力比较小。同时， 由于摆锤位置的特殊性，使其在运动的 过程中，对管柱产生了较大的作用。从 以上分析可以看出，在正面摆锤撞击实 验中，对驾驶员的保护性进行直接考验。 以生存空间为参照物，相对于 50km/h 正面碰撞实验，正面摆锤撞击实验的要 求更严格。 2、顶盖强度仿真 在 64ms 驾驶室中，变形的部分 主要为顶盖部分，与后围、侧围变形相 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 比，力度非常小。通常情况下，变形的 程度为 8mm 左右。同时，由于车门、 车窗均没有发生变形，因此可以推断出 该驾驶室内，驾驶员的生存空间比较安 全。另外，实践证明，车顶变形并不均 匀，实际的入侵量往往比推算的数据大。 另外，在 Test C 加载后模型中，可以看 出假人头顶空间量不是顶盖入侵量减少 的原因。因此，应该以井盖强度对驾驶 员的生存空间进行测试。 3、后围强度仿真 实验证明，如果加载装置与后围 的接触力为 4000N 时，时间为 7.6ms。 根据强制速度的方法来计算，在减去初 始行程的基础上，可以得出侵入量的大 小，本组实验中的数值为 3.2mm。其中， 当初始行程为 57.2ms 时，接触力增加 了 3 倍，导致驾驶室崩溃。然后，减去 空行程短，得到入侵量为 53mm。在 7.6ms 驾驶室变形模型中，导入假人模 型后，因为后围变形的力度比较小，所 以在这种情况下，驾驶员完全可以获得 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 足够的生存空间。 4、正面 A 柱碰撞仿真 在正面 A 柱碰撞仿真中，驾驶室 变形的主要部分为：顶盖、驾驶室 A 柱。 其中，车门、机舱等部门变形的力度比 较小。根据能量变化图可以看出，在 163ms 时，驾驶室的变形程度最大。在 该类碰撞模型中，放入男性模型来检验 生存空间。可以看出，假人腿部与方向 盘接触，头部以及上臂的地方与侧围距 离近，因此驾驶员的生存空间非常有限。 所以，该模式不能通过碰撞实验。 四、驾驶室的改进设计 从上面的仿真结果可以看出，正 面 A 柱撞击实验中，驾驶员的生存空间 有限，不能满足生存的需要，对驾驶员 的生命安全造成了影响。针对以上问题， 有必要对结构进行改造。由于横向之间 的连接严重变形，导致驾驶员生存空间 不足，因此应该解决这方面的问题。具 体的办法为：给后围板两侧各添加一块 加强板，厚度为 1.0mm，并保持与后围 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 间隙的料厚，然后采用焊接的方式，使 地板横