基于行人保護(hù)的汽車前端吸能結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)隨著我國(guó)汽車保有量的持續(xù)快速增長(zhǎng)，加上中國(guó)城市人口稠密，道路資源不足，導(dǎo)致道路交通異常擁擠，人車混雜的交通狀況越來(lái)越普遍，這些都極大地增加了行人-車輛碰撞交通事故的發(fā)生頻率。行人與汽車發(fā)生碰撞時(shí)，行人腿部將與汽車前端結(jié)構(gòu)發(fā)生直接接觸，是受傷風(fēng)險(xiǎn)最高的部位，因此對(duì)汽車前端結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于行人腿部保護(hù)的研究具有必要性和緊迫性。論文選題具有理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　論文首先在前處理軟件Hypermesh中建立了整車與腿部的有限元碰撞模

2、型，利用LS DYNA軟件求解計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行基于質(zhì)量縮放和能量的分析檢查，驗(yàn)證了有限元模型設(shè)置的準(zhǔn)確性。為縮短計(jì)算時(shí)間，將整車模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過(guò)對(duì)比整車與簡(jiǎn)化模型的腿部傷害值，驗(yàn)證了簡(jiǎn)化模型的準(zhǔn)確性。分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)該車前端結(jié)構(gòu)的行人腿部保護(hù)性能較差，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
　　然后，在該車前端結(jié)構(gòu)中引入泡沫材料作為緩沖吸能結(jié)構(gòu)，對(duì)5種不同發(fā)泡率EPP泡沫材料吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析計(jì)算，選取了一種對(duì)行人腿部保護(hù)最優(yōu)的材料。在此基

3、礎(chǔ)上，討論了泡沫吸能結(jié)構(gòu)截面形狀對(duì)該車行人腿部傷害值的影響。對(duì)比原車發(fā)現(xiàn)，添加泡沫吸能結(jié)構(gòu)不能改善該車的行人腿部保護(hù)性能。對(duì)泡沫吸能結(jié)構(gòu)的吸能特性進(jìn)行了分析，預(yù)估了泡沫吸能結(jié)構(gòu)所需的吸能空間，發(fā)現(xiàn)泡沫吸能結(jié)構(gòu)吸能效率較低，不適合在吸能空間不足的情況下發(fā)揮吸能性能。
　　最后，根據(jù)該車結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的行人腿部傷害值，提出了一種適合該車的傷害指數(shù)歸一化系數(shù)求取方法。為了提高該車前端結(jié)構(gòu)的行人腿部保護(hù)性能，引入了吸能效率較高的鋼制薄壁吸能結(jié)構(gòu)

4、?；谛腥送炔勘Ｗo(hù)，對(duì)其進(jìn)行截面形狀優(yōu)化，得出了最優(yōu)的截面形狀。在此基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行材料和厚度匹配優(yōu)化，分別對(duì)6種不同材料的鋼制薄壁吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了厚度優(yōu)選。優(yōu)化后計(jì)算結(jié)果對(duì)比原車，脛骨加速度降低了16.83％，膝部彎曲角降低了2.57%，膝部剪切位移增加了71.17%，行人腿部綜合傷害指數(shù)降低了21.28%，汽車前端結(jié)構(gòu)的行人腿部保護(hù)性能得到大幅提高。鋼制薄壁吸能結(jié)構(gòu)吸能效率較高，相比于泡沫吸能結(jié)構(gòu)，更適合在吸能空間不足的環(huán)境中充分發(fā)揮