基于LS-DYNA的曲柄连杆式吸能防护装置设计

本论文运用曲柄连杆的运动原理，并与吸能装置相结合，设计出了一种能够充分吸收碰撞能量并且可以有效防止追尾汽车钻撞的载货车后部防护装置。本装置可通过曲柄摆动、吸能杆收缩、装置的塑性变形等多个环节来实现吸能、防钻撞的目的，并通过ANSYS／LS—DYNA仿真软件对该装置进行碰撞分析，验证了该装置在一定速度碰撞范围内的可行性。曲柄连杆式吸能防护装置的设计分析为载货汽车后部防钴撞装置的研究提供了一个有价值的理论依据。     

乘用车狭小面积追尾商用车的耐撞性优化

乘用车狭小面积重叠追尾碰撞对商用车后下部防护装置的耐撞性要求较高。针对乘用车狭小面积追尾商用车这一碰撞形式进行耐撞性分析,通过拓扑优化得到兼顾30%、50%、100%三种追尾重叠形式的商用车后下部防护装置最佳材料分布形式,并根据拓扑优化模型进行精细设计,提出了一种新型的针对狭小面积重叠碰撞的商用车后下部防护装置。将该防护装置运用于某型商用车上,并对其狭小面积追尾碰撞的耐撞性进行了仿真验证。     

新型货车后防护结构的设计及仿真分析

根据载货汽车后悬较高和保护吸能结构过于简单的特点,本文提出一种位于货车后下部可拆装的新型后防护结构。该结构采用内部阻尼介质吸能、外部特殊＂8＂字形截面套筒屈曲变形吸能的联合吸能方式,主要用于防止后面驶来的车辆（尤其是轿车）钻入货车底部而发生重大的人身伤亡事故。本文利用PRO/E和ANSYS/LS-DYNA软件对后防护结构进行了实体建模和仿真分析。仿真结果表明本文所设计的结构在一定车速范围内可以吸收高速碰撞动能和逐渐减小碰撞力,起到保护后车安全的作用。     

危险品运输罐车吸能式后下部防护装置研究

对某危险品运输罐车吸能式后下部防护装置防钻入功能和吸能量进行了研究.通过对该后防护装置进行台车动态冲击试验与有限元动态冲击仿真分析,验证后防护装置有限元分析模型的有效性;建立该装置与某轿车动态冲击仿真模型并进行不同重合度时的防钻入功能和吸能量分析.此后防护装置的吸能量和防钻入功能,随与轿车重合度的增加吸能量增加防钻入性变好.最佳重合度时后防护装置能够有效防止轿车、SUV钻入,同时保证罐车具有较好的通过性.     

基于有限元法的商用车后部防护装置碰撞安全设计

建立了商用车后部防护装置的有限元模型，依据国家相关法规进行了原方案的静力和碰撞仿真分析，结果表明：最大水平侵入量不能满足法规要求，通过力学理论建立近似等效模型验证了有限元模型的准确性。文中提出了一种能量衰减式改进后部防护装置，有限元计算结果表明：各项性能能够满足法规要求。在此基础上，采用正交试验设计建立改进方案的近似模型，借鉴遗传算法技术进行多目标优化，达到了减重的目的。最后，以优化后的防护装置为研究对象，建立了轿车-商用车追尾碰撞模型。根据IIHS追尾试验标准进行不同偏置率和不同角度下的碰撞仿真计算，结果表明：该防护装置在严苛工况下能够防止轿车钻入，减少了对轿车乘员的伤害。     

货车前部防钻碰保护装置的研究

乘用车与货车之间发生正面碰撞时,容易产生乘用车钻入货车底部的钻碰问题,参照欧洲ECE-R93法规,在货车前下部设计安装了前部钻碰防护装置FUP来解决钻碰。运用非线性有限元理论建立了货车前下部防护装置的有限元模型,研究了静态载荷下FUP的防钻性能,并且分析了结构在冲击载荷作用下的能量吸收与变形特性。结果表明:货车安装防护装置FUP后,一方面能防止乘用车发生钻入;另一方面通过合理地选择FUP的壁厚,又能降低碰撞刚度,提高与乘用车碰撞的相容性。     

曲柄滑块防护装置的参数优化

以满足后下部防护装置的法规要求为目标,对设计出的一种曲柄滑块式CST货车后下部防护装置的吸能螺纹进行了优化设计。首先通过VPG进行了有限元模型的建立,并结合正交优化方法对吸能螺纹的参数进行了优化设计,最后在LS-DYNA中以高于法规要求碰撞速度的50 km/h对装置进行了碰撞过程的数值仿真计算,最后得到了一组优化后的吸能螺纹参数,算例表明,装置的各项指标都满足法规要求,达到了优化目的。     

汽车后防撞梁安全性能分析及优化

以某三厢轿车为对象,建立了其含假人的碰撞有限元模型,通过100%正面碰撞试验验证了模型的有效性。根据GB 20072—2006和实际生活中的追尾情况,建立了汽车-壁障和汽车-汽车两种追尾碰撞模型,对每种模型分别进行安装和未安装后防撞梁两种情况下的碰撞进行仿真分析。结果表明,未安装后防撞梁时,汽车后部结构变形大幅增加,后排乘员损伤增加,且汽车-汽车形式的追尾碰撞比汽车-壁障追尾碰撞更为严重。采用移动最小二乘响应面法建立预测模型,结合自适应响应面法对汽车后防撞梁的厚度进行优化匹配,有望实现后防撞梁的轻量化和改善后排乘员的损伤情况。     

轿车追尾碰撞仿真及结构耐撞性改进研究

以国产某轿车为研究对象,按照GB20072—2006对该车进行追尾碰撞模拟仿真分析和评价。通过对该车尾部后纵梁和后围板进行结构方面的改进研究,有效地提高了汽车尾部耐撞性能和燃油系统的安全性。研究结果为今后开展汽车追尾碰撞仿真及提高尾部耐撞性能提供了可借鉴的方法。     

基于新FMVSS301的汽车车体小重叠率追尾碰撞优化设计

汽车在高速追尾碰撞过程中极易对车内乘员造成伤害,容易导致油箱破裂致使燃油泄漏造成更严重的伤害。为了评价汽车在追尾碰撞事故中的耐撞性,根据北美联邦机动车安全法规新FMVSS301要求,应用LS-DYNA与Hyper Works软件,建立了速度差为80km/h、重叠率为30%的车-车追尾有限元模型,通过选取碰撞过程车体尾部节点、中部节点和前部节点处3点验证了真个模型的有效性,进而仿真分析得出碰撞过程中能量的转移路径,找出了主要承力部件,针对性地对汽车纵梁、保险杠和地板后部进行材料匹配的优化设计,最终得出:合成材料GMT(玻璃纤维增强型热塑性塑料)可以有效地降低碰撞导致的车门、底板后部等主要部件的侵入量,进而为碰撞试验提供思路与依据。     

端部吸能结构在铁路客车上的应用

铁路客车发生碰撞时,最先接触的端部容易损坏,并沿着车体向客室传递,给乘客带来了很大安全隐患。文中在接触碰撞的端部设计一种新型吸能结构装置,通过这种吸能装置可以吸收碰撞产生的能量。通过吸能材料性能和结构的理论分析,冲击产生的能量转变为吸能装置的变形,产生了极大的缓冲。通过研究表明该吸能装置具有良好吸能效果,实现了对乘客的良好保护。     

海上风力机与船舶碰撞的动力响应及防碰装置

为确保海上风力机支撑结构的安全,设计了4种型式的防护装置。建立了有防护装置的3 MW风力机与船舶碰撞的模型,通过LS-DYNA模拟船舶以不同速度撞击风力机塔架,研究了碰撞过程中有防护装置塔架的动力响应特性,并将其与常规塔架进行对比。结果表明：无防护的塔架变形较大且迅速超过材料屈服极限;在1 m/s、2 m/s、3 m/s速度下,A型防护装置的结构变形能分别是无防护装置的22.13%、23.80%和42.58%,最大接触力是无防护装置的54.38%、54.95%、63.92%;组合型防护装置对风力机响应的抑制效果更好。     

基于碰撞安全的复合材料尾门设计

由于环保和节能的需要,汽车轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。介绍了复合材料的优缺点,并将复合材料应用到汽车尾门,通过材料选型、结构设计以及碰撞安全的CAE仿真分析,设计出后部碰撞性能与传统钣金尾门性能相当的复合材料尾门,最终轻量化比例达到35.3%。     

起重机聚氨脂缓冲器的有限元分析

针对聚氨脂缓冲器具有大变形吸收碰撞动能的特点,建立了相应的力学模型。应用有限元分析的方法,对聚氨脂缓冲器的碰撞过程进行分析;研究了聚氨脂缓冲器在受到冲击作用时的非线性特性;对直柱型与开槽直柱型聚氨脂缓冲器的碰撞性能进行比较。并以开槽直柱型聚氨酯缓冲器为例,分析常见的倾斜碰撞时的受力状况,得出的分析理论对聚氨脂缓冲器的设计与实际应用起到指导作用。     

车辆典型薄壁梁碰撞仿真中接触摩擦问题的研究

对车辆碰撞中对碰撞能量吸收起重要作用的典型截面的薄壁梁进行了碰撞性能的有限元仿真，并与试验结果进行了比较，验证了模型的准确性。然后用此有限元模型对碰撞仿真中的接触摩擦问题进行了研究，提出了接触摩擦系数选取的一般性建议。     

卡车转向轻便性仿真分析与评价技术

讨论了操纵装置力学特性的人机工程学要求。针对卡车转向沉重问题,应用ADAMS/Car建立了卡车整车多体动力学模型,并进行了转向轻便性仿真试验。仿真分析结果表明,卡车转向盘力输入特性满足人机工程学设计要求,具备较好的转向轻便性。     

基于UG二次开发技术的麻花钻参数化设计

根据麻花钻的钻刃曲线方程及麻花钻后刀面锥面刃磨法成形的相关参数,利用UG软件表达式功能建立其实体模型。采用VC＋＋对UG进行二次开发,实现麻花钻的参数化设计,达到对麻花钻进行参数化设计及自动造型的目的,为麻花钻进行几何设计、制造、切削性能分析和对钻削过程进行仿真研究奠定基础。