Z050-轿车后防撞钢梁的结构设计与有限元分析说明书 改

本科毕业设计（论文）题 目 轿车后防撞钢梁的结构设计与有限元分析 姓 名 专 业 学 号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院 二一八年四月7轿车后防撞钢梁的结构设计与有限元分析摘 要本课题的研究题目是，随着人民群众生活水平的提高，轿车越来越多地进入了平常百姓家庭里。可与此带来的相关问题是，各种各样的汽车交通安全事故频发，特别是在汽车碰撞发生后，轿车的安全性是一个重要的研究课题。通过对轿车后防撞钢梁进行建立模型然后进行有限元分析，可以判断在不同状况下的安全性能和防撞性能发挥作用，在设计和监测在某个防撞钢梁设计提供理论依据。汽车的后防撞钢梁是在碰撞过程中发挥重要调节作用的元素。要由防撞横梁和低速吸能盒两个部分构成，影响缓冲效果的因素有：吸能盒和防撞梁的截面、厚度 、截面大小、长度等。通过调整这些参数，可以获得最佳防撞梁结构，提高轿车的安全性能具有重要的作用。使用有限元模拟方法，本文对碰撞梁的参数进行碰撞模拟，分析了不同情况下的防撞梁结构，为日后汽车设计提高一定的参考意义，具有重要的研究意义。关键字：后防撞钢梁；防撞梁；汽车碰撞；数值模拟；优化；AbstractThis topic research topic is , with the improvement of peoples living standard, cars are increasingly entering the ordinary people home. However, the related problem is that all kinds of automobile traffic safety accidents happen frequently, especially after the automobile collision, the safety of the car is an important research topic. Through to the car after the anticollision beam model and finite element analysis, can be judged in a different condition of safety performance and crashworthiness can play a role, in the design and monitoring in a anticollision beam provide theoretical basis for design. The rear anti - collision steel beam is an element that plays an important role in the collision process. The two parts of the anti-collision beam and the low-speed suction box are composed of two parts: the section, thickness, section size and length of the suction box and the anti-collision beam. By adjusting these parameters, we can obtain the best structure of the anti-collision beam and improve the safety performance of the car. , using the finite element simulation method in this paper, the impact of beam parameters for crash simulation, analyzes the anticollision beam structure under different conditions, for car design to improve certain reference meaning in the future, has important research significance.Keywords: rear anti-collision steel beam; Anticollision beam; Car crash; Numerical simulation; Optimization;目 录第1章 绪 论11.1 课题提出的背景和意义11.2 国内外汽车发展现状及相关法规11.2.1 国外汽车发展的现状及其法规11.2.2 中国汽车发展的现状及其法规21.3 汽车的安全性能分类31.4 汽车安全分析的方法41.5 汽车后防撞装置51.6 研究汽车碰撞的背景和意义71.7 数值模拟计算的意义81.8 目前的碰撞标准81.8.1 国内碰撞检测标准91.8.2 国外碰撞标准91.9 碰撞试验对比91.10 防撞梁撞击变形基本理论分析101.11.1 弹塑性变形理论101.11.2 汽车防撞梁变形过程中的能量分析121.11.3 薄壁构件变形理论131.12 本章小结14第2章 防撞梁数值有限元152.1 模型建立152.2 材料参数定义162.3 网格划分172.4 正面碰撞有限元192.4.1 问题简化192.4.2 参数设置19第3章 防撞梁的单个参数的优化研究213.1 防撞梁宽度对防撞梁缓冲效果的影响213.1.1 结果对比223.1.2 数据分析233.2 缓冲盒边长对防撞梁缓冲效果的影响243.2.1 缓冲盒变形243.2.2 能量结果对比263.3 缓冲盒长度对防撞梁性能好坏分析263.3.1 整体加速度对比263.3.2 能量对比283.3.3 数据对比283.4 缓冲盒厚度对防撞梁性能的影响分析293.4.1 整体加速度曲线对比293.4.2 吸能对比303.5 防撞梁薄壁结构的厚度对整体性能的影响分析313.5.1 不同厚度的防撞梁加速度对比分析323.5.2 吸收能量对比323.6 防撞梁截面形式对整体缓冲吸能效果的影响分析333.6.1 整体加速度对比分析333.6.2 数据对比分析353.7 缓冲盒截面形式对整体防撞梁缓冲特性的影响分析353.7.1 不同缓冲盒截面对加速度的影响变化分析363.7.2 能量吸收对比38第4章 防撞梁的各个参数组合优化384.1 防撞梁各项参数间的相互影响验证394.1.1 单个防撞梁参数变化下的最优参数组合394.1.2 加速度和吸能分析394.2 各个参数间的组合优化414.2.1 各个参数间关系的综合分析414.2.2 结果分析424.2.3 数据对比434.2.4 变形图和应力图分析434.3 小结45结 论 46参考文献 47致 谢 5014第1章 绪 论1.1 课题提出的背景和意义近年来，随着社会的发展，并随着科学与技术的进步，经济和结构调整城市化加剧，由于科学和技术进步、设计和生产汽车大批量在生产线上进行生产，因为汽车很容易进入公众视线，在城市越来越多普及起来，无论是在城市还是在农村地区汽车的需求不断增加。发展我国的汽车，只不过是最近十年的事情，汽车发展开始初期，并没有足够的经验，因为汽车的发展是一种繁荣和缺乏规范标准现象，正在发展迅速，但仍然存在许多挑战。与此同时，还有那些追逐最大的经济利益，超速、超载现象比较严重，造成众多车辆事故在我国近年来，导致相当重视社会和安全关切汽车。在发生汽车事故的情况下，汽车防撞钢梁可以发挥重要的作用，从而有效地减少对汽车和乘车人员造成的损害。研究汽车安全性能碰撞撞试验在我国进行的不多，重要的是要进行调查，研究分析汽车被动安全方面的技术问题具有很重要的意义。使用有限元模拟方法，本文对碰撞梁的参数进行碰撞模拟，分析了不同情况下的防撞梁结构，为日后汽车设计提高一定的参考意义，具有重要的研究意义。1.2 国内外汽车发展现状及相关法规1.2.1 国外汽车发展的现状及其法规目前在国外美国的汽车已持续近200年的发展历史，积累了很长时间的技术和管理经验，使得该辆汽车组成一个特定的汽车文化，经历了困难的坎坷时期，保留了很多技术上的汽车管理经验。为了提高汽车的安全性，世界各国制定了汽车安全技术法规。在世界上，有几十个汽车技术标准系统，主要是在欧洲、美国和日本。美国有在国际上具有最完善的标准，为了进一步提高监管的普遍性，世界各国的技术法规在很大程度上是由欧洲或美国的技术监法规度建立的。图1.2:汽车被动安全的强制性技术标准的示意图。图1.2 汽车安全强制技术标准体系图美国汽车法规系统主要由联邦机动车安全标准(FMVSS)、联邦机动车环境保护法和联邦燃料经济法组成。FMVSSloo系列是汽车安全的一部分，有26个职位;FMVSS200系列属于汽车被动安全、23个条目，其中FMVSS220、221、216、222、等等，以保护乘客车身不受伤害，反抗削减汽车和总部和保护collisionneurs等等:系列FMVSS300是预防火灾、共计5;FMVSS400系列和FMVSS500系列都有一个。在美国，不符合FMVSS标准的车辆不允许生产、销售或进口用于销售目的。欧洲还制定了机动车的被动安全技术和技术法规(ECE和EEC)，除了关于车辆安全的规定和其他安全法规之间的有不同的区别。1.2.2 中国汽车发展的现状及其法规目前，我国的汽车发展处于起步阶段，汽车市场目前还没有充分完善，缺乏相应的技术、法规和文化积淀，在技术和汽车管理方面，但这是朝阳产业。只有少数研究单位和客车企业进行了研究和制造机动车辆，而在国家一级层面上，没有一个完整的汽车标准，没有形成一个国民经济发展的强大产业。我国过去制定的安全技术标准已经过时，经过多年的发展和完善，在欧洲的监管标准的基础上，我们的国家已经制定了自己汽车安全立法，但它还比较零散。1999年，国家颁布了第机械工业法条例技术的汽车，据此，国家保护法保护乘车人的安全是有义务的，对于政府来说，目前最严格和最全面的汽车在安全方面。强制性标准，因为我们的安全车辆安全倡议被动节能和环境保护、安全、技术要求，强制性标准汽车上的需求结构。为改善安全性能，改变我们的车辆，这种情况迅速建立了我国的规范和标准的法律、技术和技术，并着手实施强制性碰撞实验，它们必须达到这些要求，这将进一步提高我们的车辆的技术标准和改善我国的安全车辆。各国已经制定了汽车安全技术标准，提高了车辆的准入门槛，规范了车辆的秩序，提高了汽车的安全性能。关于汽车的安全立法，可以区分两类:一种由政府部门颁布的条例;另一个类别是由中国汽车技术研究中心的一个单位设立的工业部门的非政府组织制定的星级评定标准。到2012年，技术条件法(特殊车辆的安全GB24407.2012)颁布了监管和法规体系的各个主要方面和汽车的结构、质量的因素和最高数目乘客以及前挡风玻璃的基础规章的未来发展中国汽车。与此同时，汽车和固定汽车座位的座位系统的强度也被公布(GB24406.2012)。实施国家标准的官方车辆安全条例和特别安全管理车辆，他被正式实施，标志着在2012年5月1日进入轨道的规范和汽车的有序发展。1.3 汽车的安全性能分类汽车的安全研究是根据被动安全和道路交通事故的被动安全进行的。汽车的主动安全技术主要是为了避免或减少道路交通事故的安全技术系统，在事故发生前采取措施。积极安全事故前可以及时作出反应，怎能防止对这些系统制动系统、牵引力控制系统(TCS)、主动悬架，控制系统距离、制动探测系统等等。目前，机制和安全技术的积极主动和扩建了安全系统，包括制动车轮的(ABS)、控制系统牵引(TCS)、四轮拖拉机四轮车辆报警系统、车距雷达报警、全球定位系统(GPS)导航等等。汽车被动安全侧重于改进提供消极安全结构的影响下，外部结构车身按计划规模庞大，在其控制下的歪曲，在某种程度上乘车人的安全，以确保能源吸收的空间，以歪曲车身转达全体乘员的冲击尽量缩短机组人员和旅客的加快。事实上，汽车的主动安全性能在运输安全中是必不可少的，这使得大多数道路交通事故得以避免，但分析了交通事故发生的可能性。在道路交通事故后，机动车辆的反碰撞装置的结构可以作为缓冲，以有效地减少车身变形造成的损失和损失。汽车的防撞钢梁属于汽车被动安全防护的内容，从而能够进行分析研究的研究对于碰撞性能车辆后被动安全体系中。1.4 汽车安全分析的方法广义的车辆，因为安全原因的分析、碰撞发生碰撞的各种形式、方法的适用方式不同的分析研究，因为安全车辆的主要区别是，它因缺乏能力成熟和自我控制的事件和能力有限。关于早先的研究主要是车辆碰撞撞击试验不同的情况，包括散装碰撞测试和模拟、碰撞测试带来持续改进的车辆的性能碰撞通过相关数据，以满足在符合法规要求和满足公众需求的最优装置。至于安全分析、汽车在国外进行了研究:自1960年代以来取得了巨大发展研究和安全性能汽车经历了一个进程，以便逐渐发展的理论和方法领域研究的初步结果进行了修改和扩展。关于汽车碰撞的研究方法主要是经验、实验和计算机模拟技术。1)经验方法在经验法主要用在汽车发展之初，由于缺乏技术水平的理论、工业技术和发展科学技术，设计并改善汽车主要通过积累知识。该方面的理论和研究方法也就有了相应的变化和充实，只是从经验或从长期的灵感到生产实践的灵感。在发展进程中所发挥的汽车的安全，适用了更广泛和更实际的汽车安全带、安全气囊和安全使用的汽车生产和生活根据经验和想象力，以及在实践中车辆，并显然车辆方面所能发挥的作用更为重要。在不同的方法中，经验法则的作用和地位不能被取代。2)实验方法实验方法是一种更直观的测试方法。汽车碰撞测试法主要是为了获得对不同结构的吸收特性的了解，通过模拟汽车事故中典型和重要的碰撞过程。众所周知，汽车相撞的测试的方法是更可靠的研究和可靠的安全中的碰撞的汽车，而安全性能的车辆碰撞发达应核实最终碰撞测试，但这类试验是一项耗资巨大的“试错”过程，包括所需开发时间漫长而昂贵。数据收集工作是宝贵的信息很困难，而且不容易获得的大量数据、冗长和昂贵的经验，这些经验和破坏性并不重复，一般都是在研究机构使用的试验条件良好，学校设备先进技术先进的研究机构使用。实验不仅可以用于完整的车辆实验，还可以用于零部件的实验和车身结构。通信备件甚至不同方案的试验、有权选择最佳操作和更直接的碰撞实验碰撞的备件似宜认识的长处和短处特征、在汽车相撞，因此法律领域内的经验应用程序安全大有不同。有必要进行试验的部分改善条件，如汽车或改进后的参数(例如，展室的震惊、体制、安全、座椅安全带、转向柱等等)，并一再发生碰撞测试是不现实的。3)计算机模拟仿真技术计算机模拟主要是基于分析方法的发展所产生的弹簧/减震器的分析方法;多刚度有限元;有限元仿真计算有限元方法;第二，质量分析方法弹簧单元使用较少。至在汽车产品开发中，应有有限元法、边界法等替代解析方法与试制产品试验，进行了测试，商品与试点，这有助于减少产品的性能质量改善和发展。今天，这些方法取代了研究工具的设计和方法的质量评估业绩，该进展的分析方法的基础上，加强能力，处理计算机和关于改善互可操作性和稳定并处理系统。汽车被动安全性研究、汽车碰撞是非常复杂，但也大位移和大变形的瞬态接触活动，负责碰撞冲击对这一过程的方方面面，主要系统发生碰撞，并不是干预塑料，以期歪曲一触即发的非线性炮弹非线性接触摩擦和问题。对汽车安全的分析是不现实的，对汽车安全的分析是不现实的。模拟仿真实验和背景车的实验已经解决了另一个问题，并将两者结合起来，以分析碰撞问题是很有用的。此外，在实践中，制造汽车结构通常模具厂完成制造过程的，在设计、制造、模具费用高昂，这些车辆的结构改变和优化将大幅增加，但往往更难以在模具结构设计制造的车辆部件尽管强化设计和实质性;与此同时，制造车辆零部件制造之前模型，因为后者通常不与大型、生产成本高和困难重重，促成了对计算机有限元方面有广泛范围。对碰撞安全性能的分析目前是一种有效的研究方法，效率更高，成本更低，可操作性强的可行的方案和研究手段。1.5 汽车后防撞装置防护装置碰撞车辆在车后面有一个积极的保护作用和保护车辆碰撞中乘员碰撞后，能量吸收动力学的汽车碰撞前的变形的装置。事故发生在不同的碰撞方式总结有正面碰撞、侧面碰撞、追尾、翻滚等汽车碰撞中，尽管所有的车辆交通事故中的形式和颈监测中的不确定性，但碰撞事故和各种考虑她一般碰撞的分布比例超过63 %，其中约39%正面碰撞和后碰撞的车辆和人员的损失和造成事故的各种车辆，最重要的碰撞后碰撞的重要性在车后，研究了碰撞速度的设备的数量和大小的车辆发展的被动安全性能提高和改进是必要的财务计划，能够减少汽车方面尽可能，万一发生事故，造成人员伤亡，并采取了我提高方刚亮规定安全车，安全，具有十分重要的意义。防撞装置可以减少或消除，有效，车辆行驶速度的车辆碰撞前，通过塑性变形的防撞装置，从而保护了乘客和防止车辆在纵向方向车辆的被动安全性。按缓冲吸能的不同，保险杠可分三类， 介绍分别如下：(1)自身吸能型这种类型的梁的结构相对简单，包括横梁、横梁内部的加固构件和支撑。它主要用于在碰撞过程中吸收支撑和梁变形的能量，从而加强了保护车身、车体作用。在这一主题下分析的汽车尾部的冲击梁属于抵抗碰撞的后防撞钢梁。在这一主题下研究的后冲击梁属于这种结构。(2)液压缓冲型。如图1.4所示，通过内侧橡胶横杠橡胶垫和加强液压缓冲减振器的活塞杆的连接。缓冲缸固定在防撞梁上，或在加固的车身上。通过有效利用缓冲气体、液体和节省费用，对我们的活动保持相对稳定，提高氮撞击后，而且由于更换保险杠保险杠高昂的费用，通常在高档轿车。图1.4 缓冲式防撞结构示意图(3)带气腔式防撞结构气腔内衬安装常被用作板和杆之间的内衬，当碰撞发生时，气动腔被压缩，因此，它会影响其外部部分的变形形式，从而提高了吸能效。据报告，在参考书籍和轮胎数量大气压力的压力是合理的抵抗分子能够得到保证，可以减少20%的速度减少15 / h和40%相比，一类保险杠碰撞减小50%。它的具体原则如图1.5所示。图1.5 带气腔式防撞结构示意图1.6 研究汽车碰撞的背景和意义汽车事故越来越多地发生在汽车上是不可避免的。虽然车身有许多保护措施，如安全带、气囊等，但由于车祸造成的生命和财产损失仍然很大。每年，一场车祸造成的损失达数十亿美元。据统计，2002年，中国发生了773137起交通事故，造成118131人死亡，财产损失惨重。道路交通事故数量在其他国家也是巨大的，与196 000人因道路交通死亡、936721 42.25美洲，公路交通事故中死亡9.75日本、欧盟、123294道路交通事故在欧洲联盟国家，38824死亡人数在欧盟国家和每年增加这些数字。如此多的数字使人们能够在购买车辆时评估车辆的安全性能。车辆安全可以通过技术改进得到改善，汽车安全技术通常分为两类:第一种是主动安全技术，第二种是被动安全技术。积极的安全技术是为了避免危险，使用预期的预测技术，如控制技术或传感器。被动安全技术的保护措施，如安全带保护等等，在车辆和汽车，并采取保护措施，如保护的展室，保护人道主义工作人员的汽车相撞。汽车碰撞后发生了碰撞，被称为碰撞，然后是汽车的乘坐者和汽车的内部部件之间的碰撞，被称为二次碰撞。由于二次碰撞是由碰撞引起的，碰撞控制对提高汽车的安全性有着巨大的意义。对汽车碰撞的控制是在碰撞过程中产生的大量能量，通过减震器、减震器、减震器或各种装置的组合。这些操作也可以大大减缓碰撞后碰撞造成的破坏，同时增加碰撞时间，以节省安全气囊的时间，以便能够发挥最大的保护作用。从碰撞中吸收了大量的能量，吸收能力的最常见元素是汽车的后防撞钢梁。当车辆的反应时间较低时，可以计算出碰撞时的反应时间。与此同时，强度梁部分减少汽车的歪曲，同时确保生存空间威胁车中乘客，以及保护的重要组成部分，如汽车发动机、传播等等。给汽车的再次维修降低了费用，减少了财产损失。1.7 数值模拟计算的意义由于车辆事故汽车、安全建立了在不同的国家，如FMVSS 208(联邦车辆安全美国联邦标准)，以及关于保护GB1155l-2003乘客使用私车的碰撞。这些测试是在实体汽车进行的测试中进行的。只有符合测试标准的车辆才能继续生产。然而，与实体的可重复性太弱，每次测试都要花费大量的钱。因此，如果在生产前设计，就不可能使用这种方法。随着计算机的快速发展。计算机模拟是实现重要计算的一种工具。通过建模改进模型的碰撞，实际存在，如果不可能，而且改进碰撞大致相同，车辆安全性能的可行方法和计算由于计算机速度极快迅速反复最佳。很明显，这种经验不能通过对自动实体的实验来实现，而且，由于全球环境基金的快速发展，计算机能够计算出许多无法从理论中计算出来的东西。例如，汽车碰撞过程是非常复杂的，如果理论计算纯粹是理论上的，单纯的通过理论计算来得出结果显然是不现实的，只能是用理论来辅助模拟计算。1.8 目前的碰撞标准标准的汽车相撞是安全指标的汽车以及已建立的汽车相撞事件之后，汽车的歪曲，加速的车辆，减弱的速度模型内部模特。标准各不相同，但其目的是测试汽车的安全性。1.8.1 国内碰撞检测标准我国的碰撞法规后来被制定出来，主要是参照外国法规，结合我国的具体实际而制定的。我国在1999年发布了一项关于保护汽车的设计的规则，以防止汽车的碰撞，这是由前国家机械工业办公室发布的。改善后直到2004年以后，我国执行了欧洲法关于保护人权的欧洲条例所规定的R94正式执行法保护的乘客使用私车的碰撞，这是第一个碰撞正面的标准，成为了我国第一个自己的汽车正面碰撞标准7 随后的几年里又相继制定了侧面碰撞标准和后碰撞标准。汽车碰撞检测标准已经建立了相应的碰撞测试，包括正面碰撞、横向碰撞等。正面碰撞通常被分为碰撞和被动碰撞。活动碰撞是由汽车的速度造成的，以撞击刚性或非刚性的墙壁。被动碰撞是指将汽车通过铁索固定，使用钢块进行撞击。GB11551-2003关于汽车在我国正面碰撞的标准是一种主动碰撞。1.8.2 国外碰撞标准在国外的碰撞标准主要是在美国和欧洲经济共同体的FMVSS检测标准，而其他国家的安全法规，在很大程度上是指这两项规定，在这两种安全代码中都是不一样的。在美国的安全法规更着重于汽车的被动安全的技术要求，包括通常严格，而在安全方面的欧洲标准对安全过于严格的汽车。1.9 碰撞试验对比图 1. 1 各个国家的碰撞试验示意图虽然碰撞测试的目的是为了提高汽车的安全性，但在不同的国家不同的观点中，碰撞测试在不同国家的不同方面是不同的。如图1.2所示。这是在不同国家的正面冲击试验的示意图。每个国家的每一次碰撞测试的具体要求也不同，但总体上与实际情况相结合，所建立的标准与它自己的国家相一致。1.10 防撞梁撞击变形基本理论分析汽车防撞梁的宽度的保护在很大程度上取决于所吸收的电力数量中梁汽车相撞，尽管能源吸收的栋梁的主要原因是歪曲塑料发动机整流罩和缓冲区工具箱。对于塑性变形，首先要确定材料的性质，然后分析塑性理论。其次，吸收的大部分能量是塑性变形能力，因此在变形过程中必须考虑到能量问题。再一次，汽车碰撞是一个需要动态分析的碰撞过程。最后的反碰撞防撞梁的力学模型可以由壁梁来模拟，因此防撞梁理论是理论分析的重要组成部分。这些理论如下所述。1.11.1 弹塑性变形理论在压缩或变形的情况下，金属材料首先转化为弹性变形，然后进入屈服阶段，最后进入强化阶段。应力应力随着相位的变化而变化，而某些阶段吸收更多的能量，有些则会减少，有些则会反弹，而有些则永远被吸收。对简单材料的变形的理解使我们能够理解在复杂的变形情况下的能量吸收。1 金属材料拉伸时的力学性能材料拉伸时的应力应变曲线能够反映材料在受到拉力的作用下变形与力的关系。以简单的低碳钢拉伸为例子22 ，对低碳钢做缓慢增加拉力作用。将拉力P和伸长量DL的关系作图，如图1.7 所示。为了消除尺寸对力学规律的影响，将拉力p除以试样横截面积A0，得出正应力： =P/A0；同时，把伸长量DL除以总长L0，可以得到应变：=DL/L0。因为各点的应变是均匀的，所以该应变是平均应变。然后再以为纵坐标，以为横坐标，作图表示和的关系，该关系为应力应变关系，该图为应力应变曲线图。如图所示。图1.7 力和伸长量的关系图图1.8应力应变曲线根据上图的结果，可以将变形分为几个阶段。1) 弹性阶段在材料拉伸的初始阶段，和是线性关系即上图中的OA段。该段中应力与应变成正比关系。即 将该式子写为等式则有：=E (1.1)该式即为拉伸压缩的胡克定律。式子中的E即为弹性模量通常情况下使用的是弹性模量。2) 屈服阶段当应力增加超过B时应力有明显的下降。然后我们开始训练应力应变曲线来改变情况。在这种情况下，应力几乎没有变化，应力显著增加。这个阶段的最小压力值是屈服的下限，因为屈服极限更稳定，能够反映材料的性能，所以使用屈服极限的极限来计算。用s表示。该参数在后面的有限元计算中，作为一个参数输入。3) 强化阶段金属材料在经过一段时间后，恢复了抵抗变形的能力，从而维持了应力。这一现象得到了加强。2 弹塑性模型的简化对塑料材料的变形特性进行了描述。在变形的情况下，吗啡的转换曲线可以被用作大多数材料的力量和变形关系。然而，如果计算过于昂贵，它们可以被简化为多个特征，线性和双语。约束应力曲线可以简化为以下几类，大大简化了计算.图1.9 多线性和双线性的材料应力应变曲线该图中的s是材料的屈服强度。在有限元计算中，这个参数断裂点。在有限元计算中，使用了上面图中所示的双线性材料模型，作为碰撞梁的材料模型。3 材料的强化模型在一段时间后，金属材料可以继续恢复部分承载能力，这被称为强化，并采取了多种形式，如在拉伸过程中收缩和增强。或者牵引压缩更弱。还有另外两种形式的整合。在塑料力学中使用的增强模型是结合的强化组合。材料加固模型的确定是在有限元计算中确定材料模型的一种选择。1.11.2 汽车防撞梁变形过程中的能量分析汽车碰撞过程是一个非常快速的过程，在一个非常快速的过程中，能量交换过程也很短。在1到10秒内，汽车的动能必须完全转化为塑性变形、热量和其他形式的能量。大部分的能量都被汽车内的缓冲装置吸收，从而保护了汽车乘坐人的安全。汽车相撞，往往碰撞和歪曲塑料缓冲能源在汽车相撞是积极的，但可以看到，大多数亲自机动车辆在主要的歪曲，而且吸收车体歪曲，大多数车辆，才能保证说，尽可能少的汽车相撞。到目前为止，汽车行业已经发生了变化，已经有各种各样的设施来吸收能源。虽然形状各不相同，但功能是一样的，这就是能量吸收的作用。一般来说，最简单的吸收装置是碰撞宽度的形状。这种吸收装置通常很简单，可以产生良好的吸收效果，这是目前汽车工业中最常见的，但它的形状各不相同。在许多碰撞梁的形式中，可以找到通常满足以下条件的后防撞钢梁:1)在汽车碰撞过程中，可能会产生更多的塑料扭曲，以储存动能，因为这种储存形式不会产生回弹等效应。2)碰撞变形模式应该是稳定的。也就是说，每个变形的情况都以同样的方式接近。在这种情况下，在实际的碰撞过程中，可以保证一定的吸收效应。3)碰撞过程控制加速度和碰撞，保护车身和汽车内部的重要结构不受严重损坏。4)结构必须是轻的、简单的、易于生产的，从而提高了生产单位的质量，降低了成本。满足上述条件的冲击梁可以被汽车碰撞的最大吸收力所吸收，也可以广泛用于汽车的生产和制造。 1.11.3 薄壁构件变形理论 本文用来研究防撞梁理论，在这篇文章中使用了抵抗碰撞的梁模型和缓冲模型。对防撞梁的研究主要是研究塑料变形所吸收的能量。在壁轴压缩的情况下，压缩压缩，吸收非常大的能量，主要是塑料变形能力。这种形式的变形主要是由两个方面来测量的:一是在变形过程中吸收能量，二是在变形过程中可承受的收缩力。影响薄壁管的吸能能力有以下三个因素决定的。即吸收的总能量W，单位体积吸收的能Wv量，单位质量吸收的能量Wm。他们的数据由下列计算式获得；W=0sF(s)d (1.2)上式中：S：溃缩的长度，F(s)：溃缩时受到的相应的压力。相对应的Wv和Wm主要除以对应的体积和质量即可。使用该式子来衡量薄壁管的能量吸收。薄壁管的承载能力，主要是通过溃缩力来决定的。该力决定了碰撞过程中，汽车所受最大撞击力的大小。一般情况下求解平均溃压载荷Fm：Fm=1s0sF(s)ds (1.3)为了使薄壁梁能够产生稳定的故障，通常可以使用可变截面圆锥管作为缓冲。此外，还可以在薄壁梁的两侧加入诱导槽的方法，以确定薄壁梁的变形方向，并减少最大撞击力的影响。1.12 本章小结本章的内容是通过理论分析的方式，对后面的模拟对象汽车后防撞梁进行研究的。在数字模拟中必须确定的材料模型，在整个汽车碰撞过程中，增强和力和能量的变化模型也被简单地分析。最后，很明显，必须明确数字模拟结果的结果和评价标准。简而言之，理论部分的分析是为了帮助分析数字模拟，而不是直接获得汽车之间碰撞的理论结果。第2章 防撞梁数值有限元汽车的后防撞钢梁在碰撞过程中起到了缓冲作用，随着汽车数量的增加，事故的可能性大大增加。政府和人民对汽车的安全要求越来越高。因此，我国通过碰撞测试汽车、表现出良好的安全性能的汽车，这使得构建模型车辆，汽车的安全，中国C-NCP建立整车模型。在碰撞过程中，对变形、应力等变化的研究，同时解释了碰撞过程中所需要的参数，以获得更真实的结果。最后，对碰撞过程中碰撞阻力的强度进行了分析，以便在最后的后期优化防撞梁提供参考资料。2.1 模型建立更现实的是，在碰撞过程中，汽车的加速度和速度的变化，可以绘制出汽车的后防撞钢梁。图2.1汽车防撞梁总成的真实模型参照防撞梁三维如图2.1所示。在此基础上，本文建立了建筑车辆和碰撞宽度的结构。由于汽车的结构更加复杂，图2.2显示了根据上面的模型构建的车轮碰撞宽度模型。32 。图2.2 车架防撞梁模型2.2 材料参数定义材料制成的铝和铝材料能够迅速遵从碰撞中，迅速处理，而能源密度铝相对低于其他金属材料，从而减少部分防撞梁质量和提高应力。通过简单的模型对防撞梁模型进行了分析，因为防撞梁是在整个分析过程中仅为提取加速度、速度和应力参数而建立的。因此，防撞梁材料对整体分析没有多大影响。因此，我们分析了纱线弹性的模型。在SOLIDWORKS的模拟中使用了刚性梁。表 2. 1中列举了所使用的材料的参数。表 2. 1材料参数材料名称密度(kg/m3)泊松比弹性模量(GP)屈服强度(MP)防撞梁Al610127000.3369271车架低碳钢78000.32004002.3 网格划分SOLIDWORKS的模拟表明，计算时间的最小值与总单位数有关。网格的最小尺寸对计算长度的大小有影响。模型中的数量影响了计算每个阶段所需的时间。因此，模块的划分与效率的计算密切相关。对于防撞梁的变形，尺寸可以是很大的，当碰撞的模型在碰撞过程中必须高度变形，这必须是非常小的。为了将计算的数量减少到100%，因为模型的对称性，只有一半的分析和提高了计算的生产率。网格分布如图2.6所示。图2.3图2.4 图2.5图2. 2有限元网格划分2.4 正面碰撞有限元2.4.1 问题简化100%的碰撞是对称的，所以碰撞模型的一半是用来减少计算量的。在碰撞的情况下，汽车的质量比战车的质量要高得多，所以如果车轮的密度是低碳的，那么在碰撞过程中，碰撞力的实际大小是不可能满足的。针对这一情况介绍、质量车辆不能适用于所有人，正在分析的质量1500kg车辆数量质量密度防撞梁除以火车，实际密度防撞梁更高，更大的实际密度，但可以模拟框架内规定的，因此这种碰撞梁简化是必要的。2.4.2 参数设置1)边界条件:刚性墙为被撞物，刚性墙需要固定住。其次，进行了一半的分析，使所有对称的面都受到对称应力的影响。最后，鉴于防撞梁的总体形式导致整个防撞梁重心偏下，没有滑坡现象规模的汽车在垂直方向由于存在的轮胎等要素，保留了真正的碰撞。因此，可以简化到车架上，并确定第一和第四横梁的垂直方向。2)沙漏控制:为了防止在碰撞过程中发生泄漏，计算了防撞梁的安全壳壳单元采用三个积分点数，同时使用了3个点来控制能量控制和控制沙漏。这些参数被用来简化程序中默认的所有值。3)初始条件:在最初的宽度防撞梁和以5m/s的速度计算的特点是碰撞的宽度，因此保护汽车相撞的方式使用了较低碰撞的特点，以更好地反映碰撞撞击特性。4)联系定义:在碰撞过程中，抗冲击的车架的挤压发生变形。变形过程会导致冲击梁和缓冲盒壁之间的自动接触，因此是由SOLIDWORKS模拟提供的单向自动接触算法。接触摩擦系数为0.5。5)分析时间:整个进程已经被用来推动向前迈进的运动汽车向后汽车相撞事故后，经过数计算后部。有人认为，在进程，当时约0.065% S计算期结束时是0.065% S。整个进程首先是歪曲的表面耐束刚性面，然后弯曲状态，然后防撞梁截面开始变形，这种撞击的最严重形式的偏移宽度截面附近缓冲区碰撞、当梁保护已完全因以及工具箱缓冲开始变成严重歪曲，这占了最大的部分拥有的缓冲区工具箱。最后对整个能源已计划和建筑桥梁和弹性歪曲篡改的防撞梁能吸收降为零，但由于被歪曲的灵活弹性，纳入预期业绩，以及释放了缓冲盒汇聚在一起，即车架的反弹。总能量几乎没有变化，动能和内部能力可以相互转化。内力是潜在弹性和塑性变形的总和。动能从0逐渐减少到0.038秒，内力逐渐增加，达到0.038。从那时起，动能的增长再次增加，这是由于在碰撞结束时弹性变形的恢复，这导致了动能的弹性转变。在大约058秒的时间里，弹性能量可以完全转化为动能，这导致碰撞的振动，这导致了动能。交替振荡，从冲击梁中吸收的能量，在整个过程中，可以从第一次减少到最小。49第3章 防撞梁的单个参数的优化研究汽车的防撞梁结构由缓冲盒和防撞梁组成。因此，可以将整体划分为两个部分进行单独的分析，但两者不是独立的。有时，只有在正确组合的情况下，这样累积效应才能实现。每一个参数对于可变因素的影响，如规定形式梁，预计厚度宽度、以及箱盒，缓冲盒，缓冲厚度长度，缓冲箱大小的横截面。然而，这种方法不可行，因为造成了太多的参数数量的激增，其中分析了出每一参数的参数4-5种结果，而最终结果是结合数十万，计算每个合并采取一些时间。许多组合在数字分析中是不可用的。它控制着本法可变因素之一的通过，并分析这一架构变化预计，这座桥梁，而且敏感性查找这一参数主要指标加速关于能源和最后结果可能得出相关参数的变化方面发挥重要作用的结构，例如在缓冲时期始于盒薄碰撞，随后蔓延到中欧、东欧和前苏联。然而，如果我们采用控制变量法，这个过程可能会被逆转。在了解了上述的主要影响因素后，可能会有一些不确定的群体能够获得最优的结果，或者可以获得一些组合的组合，这可能会导致后防撞钢梁的累积清除量显著增加。因此，在一定程度上，可以迅速建立更有弹性的防撞梁结构，在一定程度上是可靠的。在本章中，对每个参数进行数值模拟，考虑到每个参数的变化，从而为加速度、能量吸收等参数提供最佳值，变量参数如下：a) 防撞梁的宽度。b) 缓冲盒截面的大小（以正六边形截面的边长来衡量）。c) 缓冲盒长度（缓冲盒上最长的棱边的长度）。d) 缓冲盒厚度。e) 防撞梁的厚度。f) 防撞梁的截面形式。g) 缓冲盒截面形式。下面将以上参数一一做有限元。3.1 防撞梁宽度对防撞梁缓冲效果的影响防撞梁截面尺寸如图3.1所示。在碰撞过程中，该截面宽度方向材料将承担主要的支撑能力，如果长度过长将导致在压缩过程中破坏稳定。相反，它太短了，这可能导致高负荷和吸收能力的现象。因此，这一节的高度是恒定的，然后截面宽度的变化，宽度值的范围为0.03 m- 0.07 m，在这个区域内的值为0.01 m，用于数值有限元。然后将加速度、能量、约束和参数的速度进行了比较。图3. 1防撞梁截面形式3.1.1 结果对比评估结果的标准主要有两种:加速和吸收能量。加速度集中在整体加速度曲线上。能量主要集中在吸收的总能量的变化曲线和吸收力的曲线上(吸收的能量除以碰撞的质量)。1)整体加速度曲线从整体加速度可以明显看出，总加速度为0.05 m的绝对值明显低于其他曲线，这表明当宽度为0.05 m时，加速度的相对减少。图3.2不同防撞梁宽度整体加速度曲线图3.3不同宽度的防撞梁吸收能量变化曲线2.总能量吸收曲线在吸收能量的过程中，每个宽度所吸收的能量几乎是相同的，这意味着碰撞宽度的宽度的变化并没有明显的作用，在能量的总能量中。根据模式的转变，如何使展室其它主要在地壳曲线塑料薄膜的频带宽度管理，从而不会造成扭曲，而单胞截面形式的防撞梁形式下、宽度太长，不能在破坏，从而增加价值不断加快的最后阶段。宽度太短，不能使结构过于稳定，导致临界压力。这一结果也可以比较稳定的油价中施加压力的机械的材料，在稳定棒压力，压力批评是成比例的长度在所需时间的长度，可见杆长越长、更明显的临界压力将会降低。这一观点得到了模拟数据的对比。3.1.2 数据分析表3 1不同宽度的防撞梁对比缓冲盒宽度（m）整体加速度（m/s2）总吸能（焦耳）比吸能（焦耳/千克）0.03-384.0680865061.65310.04-348.6579534685.32560.05-304.5478864387.56470.06-336.2479364182.83740.07-423.8379503980.5718与所有吸收的能量相比，保护宽度宽度的变化没有明显的改善。然而，由于宽度的长度，整个防撞梁的体积在增加，从而降低了宽度的测量。车轮的整体加速度是所有点加速度的矢量。这一计算与x方向的总体加速度进行了比较，因为在x方向上的搅拌主要发生在碰撞中。3.2 缓冲盒边长对防撞梁缓冲效果的影响缓冲盒部分的开始是一个正的六边形。因此，有必要修改缓冲盒的长度，以改变缓冲区的大小，如图3.4所示。缓冲盒的大小对缓冲盒的稳定性和缓冲区域的最大承载能力有一定的影响。因此，可以研究缓冲截面尺寸对整个碰撞系统的影响。结果被详细分析。图3.4缓冲盒截面边长3.2.1 缓冲盒变形从图3.5可以看出，当表面发生变化时，缓冲盒变形的形式存在不同的变形。也可以说，某些形式的变形是非常规范的，例如长度为0.03，0.035，0.04，没有观察到任何扭曲，这表明这三种形式的变形是相对稳定的。然而，歪曲科科长地带0.03明显不同于其他，其形式类似于松弛形式松弛节长方形，幅度相对较高，从而能够抵制轴心，但规模较小，很容易破裂常备是贯穿各领域的问题。这也是一种不稳定现象。在变形的情况下，长度的截面相对稳定在0.04和0.035之间。此外，在轴向压力的情况下，容易引起故障，这不会导致初始现象的传播加速。图3.5 各个边长时缓冲盒的最终变形形式加速度结果对比图3.6不同边长的缓冲盒整体加速度对比曲线通过加速曲线，缓冲量可以分析关于0.03除了明显大于加速度随时间变化的其他较小，因为一项完成后可以看出，与其他0.03米长，超过了其他一些少于时限内并很快溃。其他部分的加速度峰值几乎相同。截面的长度为0.035，比其他的低。3.2.2 能量结果对比图3.7 不同边长的缓冲盒能量对比曲线正如能源图表所显示的那样，与吸收的能量相比，缓冲盒长度的影响并没有明显改善。这个问题的原因是，不管大小和大小，这个部分都是弯曲的，它不会使弯曲的东西变得更大，而吸收的能量不会增加。然而，由于质量的提高，它比吸收要弱得多。因此，边界越小，就越能节省物质。考虑到0.035的长段的长度，可以获得比可吸收的加速度更小的加速度值。3.3 缓冲盒长度对防撞梁性能好坏分析缓冲盒长度的增加增加了缓冲盒的反应时间，从而减少了加速度的作用。但首先，长度受到内部空间的影响，不可能不限制截面的长度。与此同时，长度太长，使缓冲盒容易破碎，当侧力暴露时。缓冲盒的整体形状是6个棱镜的形状，因为横梁放置的形状是斜的，而最大长度为0.07、0.08、0.09、0.10和011，用于有限元。3.3.1 整体加速度对比图3.8不同长度的缓冲盒整体加速度对比曲线曲线显示相比，加速图3.8长度缓冲区非常高的全面和加速度数值长度截面不断减少和缓冲区的高峰时期加快愈演愈烈。由于长度的增加增加了缓冲盒的反应时间，自压缩压缩开始以来，缓冲盒的时间就增加了。这将大大减少由于缓冲盒压缩而导致的加速度峰值，并延迟生产。这在实际生产过程中非常重要。此外，歪曲了0.11米图表明，长度是歪曲0.11米，从而减少速度加快的知情同意如果国内汽车发动机也有助于适当增加篇幅缓冲区工具箱。图3.9 长度为0.11m的缓冲盒变