论文部分内容阅读
汽车前碰撞在所有碰撞事故中占有最大的比例，碰撞事故发生后，往往导致严重的后果。因此，汽车前碰撞安全性研究一直是汽车安全性研究领域中的重要研究主题。中国作为发展中国家，对于经济型车的需求远大于欧、美、日等发达国家。尤其是微型客车，约占全年各种汽车产销量的20％。为了满足正面碰撞法规要求，大多数微型客车由原来的平头结构改成短头结构或在车前加装吸能结构，使其造型受到很大影响，长度空间也受到限制。同时，增加的吸能结构对车外行人造成更大的威胁。研究能够适合广大微型客车使用的汽车前碰撞吸能方法及关键技术，尽量缩短吸能长度，在有限的车长内尽量增加车内空间，不仅可以增加载客载货量及乘坐舒适性，而且可以使其造型得到更大的自由度，对微型客车及经济型轿车具有重大的理论意义和现实意义。此外，利用主被动结合技术研究开发一种新型的汽车前碰撞吸能装置，使其能够在不可避免的碰撞事故中降低乘员与车辆的损伤，并结合前保险杠安全气囊等部件，进一步改善车辆-行人碰撞事故中对行人的保护效果，也将具有重大的实用价值。
在此背景下，开展了本论文的研究工作，取得了以下几项主要研究成果：
1、创新性地提出了一种新型的基于反推设计原理的汽车前碰撞逐级吸能方法。该方法是根据汽车前部造型及碰撞安全性要求，反推汽车结构吸能长度，从而计算出理想的碰撞加速度值范围；采用方形吸能梁结构并适当控制吸能梁的壁厚，在方形吸能梁内部不同长度的合适位置上设置相应的加强板，逐级参与碰撞吸能，使碰撞加速度曲线达到较理想的要求。采用该方法可以在尽量短的吸能长度内达到好的吸能效果，同时，便于控制整车质量。同时，制造成本比较低，易于推广应用。
2、建立了XXX车型的有限元仿真模型，通过对增加诱导槽、内置方形梁、内置逐级吸能加强板以及多种吸能结构的综合使用等多种设计方案的有限元数值仿真对比分析，验证了本文提出的逐级吸能结构配合诱导槽的设计方案具有更好的吸能效果。进而以XXX车参数为例，并对内置逐渐吸能加强板结构和内置方形梁两种结构进行了整车仿真分析对比，仿真结果表明逐级吸能方法具有更好的吸能能力。为了进一步提高微型车前碰撞安全性，创新性地提出了一种非常实用的前碰撞传递式吸能结构，并对其进行了仿真分析研究。
3、应用多刚体理论对逐级吸能结构在汽车前碰撞过程中对乘员损伤参数的影响进行了深入分析。通过计算机仿真研究，提出了以纵梁内置逐级吸能加强板结构的目标碰撞加速度曲线。同时，对XXX 车型进行了乘员约束系统参数优化。
4、结合某公司XXX车的开发，在湖南大学汽车碰撞实验室开展了一系列的部件前碰撞吸能台车试验和实车碰撞试验。结合仿真结果对台车碰撞试验和实车试验结果进行了深入分析。研究表明，逐级吸能结构能够在前碰撞发生时有效防护乘员，提高车辆的安全性。
5、采用主被动结合技术提出了一种新型汽车前碰撞吸能装置，设计了其机电一体化结构。通过MADYMO软件进行仿真，表明该装置在发生不可避免的碰撞事故中可以有效的保护车辆，在车辆-行人碰撞中，可以有效的对行人进行保护。结合主动安全技术设计了该装置的触发算法并进行了实车验证，根据该算法开发了该装置的测量与控制系统硬件及软件，并对该装置进行了台车和实车试验研究。目前，该装置已经获得了国家发明专利。