摘 要

随着汽车产业的迅速崛起，它在给我们带来发展和便利的同时，也给我们生命安全和财产安全带来了危害，因此对汽车安全性的研究就显得格外重要。从早期的经验法到如今的计算机模拟仿真，汽车安全性的研究日趋成熟。其中计算机仿真技术有着研究费用少和试验周期短等优点，因此本文将应用有限元分析方法对货车车架进行碰撞仿真，研究车架碰撞的吸能机理，根据车架在碰撞过程中的变形情况和吸能特性，可以发现车架在正碰中主要通过压溃区的塑形变形来吸收能量，而车架纵梁的压溃变形比弯曲变形吸能效率更高，对此提出了开引导槽的优化方案，使得车架在碰撞过程中尽可能的通过压溃区变形来吸收能量从而保护乘员。本次碰撞仿真研究对以后提高汽车耐撞性有着借鉴意义。

关键词：车架 三维建模 有限元分析 优化

Abstract

With the rapid rise of the automobile industry, it brings us the development and convenience, but also harm and loss to our life and property safety, so it is very important to study the safety of the car. From the early experience method to today"s computer simulation, the research of vehicle safety is becoming more and more mature. Computer simulation technology which has advantages of low cost and short test cycle and on, so in this article I use the finite element analysis method for collision simulation of truck frame, study frame collision energy absorbing mechanism. According to the deformation of frame and energy absorption characteristic in the process of collision can found in the positive hit mainly by pressure crushing zone of plastic deformation to absorb energy, and frame rails of the crushing deformation than the bending deformation of the ceiling to higher efficiency. This paper puts forward a open guide groove optimization scheme and the frame in the collision process as much as possible by crushing zone deformation to absorb energy so as to protect the occupant. The simulation research has a reference significance to improve the impact of the car in future.

Keywords:Frame 3D modeling Finite element analysis Majorization

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2汽车碰撞安全性 2

1.3汽车被动安全法规 3

1.3.1国外汽车碰撞安全法规 3

1.3.2国内新车抗撞性评价标准---C-NCAP 3

1.4研究的主要内容 4

第2章 车架有限元建模 6

2.1车架基本参数的确定 6

2.1.1车架的分类 6

2.1.2车架纵梁横梁连接方式 7

2.1.3参考汽车的基本参数 8

2.1.4车架材料性能要求 8

2.2软件的选择 9

2.2.1三维建模软件CATIA 9

2.2.2前处理软件Hypermesh 9

2.3车架几何模型的建立 9

2.4车架有限元网格划分 10

2.4.1网格划分预处理 10

2.4.2车架网格划分 11

2.4.3网格质量评估 11

第3章 车架碰撞仿真分析 12

3.1碰撞仿真软件 12

3.2刚性墙的设置 12

3.3车架材料属性的赋予 12

3.4工作步的设定 13

3.5接触定义 14

3.5.1车架连接处的模拟 14

3.5.2车架与刚性面的接触定义 14

3.6施加载荷 15

3.6.1车架初速度的赋予 15

3.6.2边界条件的设置 15

3.7碰撞结果分析 16

3.7.1车架变形过程分析 16

3.7.2碰撞能量变化分析 18

3.7.3碰撞速度变化分析 18

3.7.4碰撞加速度分析 19

3.7.5侵入量分析 20

第4章 车架的优化改进 21

4.1纵梁吸能特性 21

4.2车架结构的优化 21

4.3优化后仿真结果分析 22

4.3.1车架变形分析 22

4.3.2优化后车架能量分析 23

第5章 总结和展望 25

5.1全文总结 25

5.2展望 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1引言

随着我国国民经济的发展，汽车逐步进入我们的视野。如今我国的汽车产业异常壮大，有资料表明：在2005-2014年之间，中国的货车车产销量大体增长，2014年销量接320万辆。

图1.1 2005-2014年我国货车销量走势图

不管是货车还是轿车，在提供其使用价值的同时，也给我们带来了危害，《2014年国民经济和社会发展统计公报》指出，2014年全国道路交通事故万车死亡人数为2.22人，比2013年底万车死亡人数2.3人下降了5%，从图中可以得出 2014年的交通事故死亡人数为34292.34人，比2013年的死亡31604.3人增加了2688.04人，增长率为8.5%；相比2012年的死亡30222.5人，增加了4069.84人，增长率为13.46%；相比2011年的死亡29618人，增加了4676.34人，增长率为15.78%。

从图中可以看出，我国交通事故总量大，死亡人数持续攀升，这除了人为因素外，也和汽车的安全性能息息相关。汽车的安全性又分为主动安全性能和被动安全性能^[1]，其中，主动安全性包括汽车的汽车操纵稳定性、汽车制动性、防抱死系统、照明系统等，是指在交通事故发生之前依靠汽车性能最大程度避免事故的能力。而汽车的被动性能是指在交通事故发生之后，依靠汽车的防撞性最大程度的保护驾驶员和被撞人。有研究表明：汽车的主动安全性仅仅只能避免5%的交通事故，因此汽车的被动安全性能就显得格外重要^[2]。