轎車追尾貨車形態(tài)下的耐撞性研究

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論1.1課題研究背景及意義隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，汽車工業(yè)奮力激發(fā)市場活力，保持了新常態(tài)下的前進基調(diào)，越來越多的汽車走進了人們的日常生活中。國家統(tǒng)計局官網(wǎng)對外公布的數(shù)據(jù)顯示，近年來，我國民用汽車保有量正在階梯式的穩(wěn)步增長，從2005年的[1]3160萬輛增加到了2014年的15447萬輛，近十年來我國民用汽車保有量的變化情況如圖1-1所示。汽車保有量的增加，一方面提高了人們的生活質(zhì)量，另一方面也帶來了不容忽視的安全隱患，增大了道路交通事故發(fā)生的概率。根據(jù)國家統(tǒng)計局的官方數(shù)據(jù)，近十年的汽車交通事故死亡人

2、數(shù)如圖1-2所示。圖中數(shù)據(jù)顯示，雖然我國汽車交通事故死亡率近幾年來有所下降，但是事故死亡人數(shù)整體上仍居高不[2]下。2014年的國家統(tǒng)計公報顯示，全年道路交通事故萬車死亡人數(shù)為2.22人。這一數(shù)據(jù)要比發(fā)達國家的萬車死亡率高很多，說明我國交通事故后果不容樂觀，汽車的被動安全性能仍亟待提升。16000120008000保有量/萬輛400002005200620072008200920102011201220132014年份圖1-1我國民用汽車保有量800006000040000死亡人數(shù)/人20000020052006200720082009201

3、02011201220132014年份圖1-2我國汽車交通事故死亡人數(shù)在汽車道路交通事故中，轎車追尾貨車是主要的事故類型之一，同時也是容易-1-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文導(dǎo)致嚴(yán)重后果的一種碰撞形式，其典型事故形態(tài)如圖1-3所示。在我國，轎車追尾貨車事故屢見不鮮，而且事故后果往往十分嚴(yán)重，極易導(dǎo)致車內(nèi)人員重傷或死亡，造成重大的經(jīng)濟損失。轎車追尾貨車是一個典型的碰撞不相容問題，貨車的底盤相對較高，追尾過程中轎車很容易鉆到貨車下面，而轎車車頭前端結(jié)構(gòu)難以充分發(fā)揮吸能緩沖的作用，致使轎車駕駛室直接承受擠壓變形，極易遭到侵入破壞，進而對[3]車內(nèi)乘

4、員造成嚴(yán)重的生命安全威脅?？紤]到我國目前的交通事故形勢，提高追尾工況下的轎車安全性具有較強的必要性與緊迫性。圖1-3轎車追尾貨車事故形態(tài)當(dāng)前階段，汽車安全問題已經(jīng)成為廣大消費者關(guān)注的焦點，也是汽車生產(chǎn)制造行業(yè)關(guān)鍵性的議題之一。事實上交通事故很難完全避免，這就要求我們必須努力提高汽車的碰撞安全性，轎車追尾貨車形態(tài)下的耐撞性研究就是汽車被動安全方向的一個重要子課題。汽車結(jié)構(gòu)耐撞性要求車輛的不同部件之間合理匹配，能夠在碰撞過程中充分耗散和衰減碰撞能量，達到變形位移和侵入狀況最小化的目的。從追尾工況下的碰撞過程來看，轎車結(jié)構(gòu)耐撞性的好壞直接關(guān)系著乘員

5、的生命安全，轎車結(jié)構(gòu)耐撞性好，在追尾貨車事故中就能保障更大的生存空間，提高車內(nèi)乘員的生存幾率。如果能夠掌握和利用耐撞性的變化規(guī)律，提升追尾形態(tài)下的轎車耐撞性，就可以減少車內(nèi)乘員在碰撞過程中的傷亡風(fēng)險，降低交通事故死亡率。因此，轎車追尾貨車形態(tài)下的耐撞性研究具有重要的研究價值與現(xiàn)實意義。1.2汽車耐撞性研究現(xiàn)狀目前，實車試驗法和仿真分析法是汽車耐撞性領(lǐng)域最常用的兩種研究方法。無論是在整車性能分析還是結(jié)構(gòu)分析中，實車試驗法都是可信度最高、應(yīng)用最為廣泛的重要方法。但是實車碰撞試驗也有它的弊端，例如：需要投入較多人力物力、成本高昂，試驗周期長、硬件要

6、求高，試驗過程復(fù)雜、重復(fù)性差等等。在汽車耐撞性研究興起之初，受技術(shù)條件所限，研究者往往采用實車試驗的方法。早期階段的試驗手段需耗費大量的人力物力，結(jié)果還具有一定的不確定度，這使得汽車耐撞性的研究步履維艱。后來，以解析法、多剛體動力學(xué)法和有限元法為代表的數(shù)值分析方法的應(yīng)用徹底改變了這一現(xiàn)狀。1994年湖南大學(xué)的鐘志華教授將有限元數(shù)值分析-2-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文法引入到國內(nèi)汽車耐撞性研究中，介紹了有限元法的基本理論，闡明了有限元法的[4]強大功能與潛力。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，以有限元法為代表的工程仿真方法的應(yīng)用對汽車整個設(shè)計開發(fā)流

7、程產(chǎn)生了巨大的推力。在計算機仿真分析過程中，可以發(fā)現(xiàn)原實車試驗中的缺陷與不足，減少大量無謂的嘗試性工作，大大提升耐撞性研究的效率和進程。目前，HyperWorks前后處理軟件和LS-DYNA碰撞求解軟件是汽車安全仿真分析領(lǐng)域最具代表性的軟件，本文也將基于這兩種軟件，在此平臺上進行汽車耐撞性的研究。1.2.1國外研究現(xiàn)狀國際上發(fā)達國家針對汽車碰撞安全性的研究起步較早，到目前為止，國外對汽車碰撞安全性的研究已經(jīng)進行了將近一個世紀(jì)，相應(yīng)的研究內(nèi)容在廣度和深度上也比較全面。伴隨著汽車安全法規(guī)的不斷發(fā)展，國外學(xué)者在耐撞性方向進行了大量的實車試驗及仿真模

8、擬研究。SahaNK等人對汽車正面碰撞形態(tài)進行了仿真研究，模擬了不同偏置率下汽車正面碰撞固定變形壁障的試驗，分析了侵入量、減速度等[5]耐撞性指標(biāo)的變化情況。Ham