基于行人保護的汽車前端吸能結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、近年來隨著我國汽車保有量的持續(xù)快速增長，加上中國城市人口稠密，道路資源不足，導致道路交通異常擁擠，人車混雜的交通狀況越來越普遍，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，行人腿部將與汽車前端結(jié)構(gòu)發(fā)生直接接觸，是受傷風險最高的部位，因此對汽車前端結(jié)構(gòu)進行基于行人腿部保護的研究具有必要性和緊迫性。論文選題具有理論意義和實用價值。
　　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軟件求解計算。通過對計算結(jié)果進行基于質(zhì)量縮放和能量的分析檢查，驗證了有限元模型設置的準確性。為縮短計算時間，將整車模型進行簡化，通過對比整車與簡化模型的腿部傷害值，驗證了簡化模型的準確性。分析計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)該車前端結(jié)構(gòu)的行人腿部保護性能較差，需要對其進行優(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5種不同發(fā)泡率EPP泡沫材料吸能結(jié)構(gòu)進行了分析計算，選取了一種對行人腿部保護最優(yōu)的材料。在此基

3、礎上，討論了泡沫吸能結(jié)構(gòu)截面形狀對該車行人腿部傷害值的影響。對比原車發(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性能。對泡沫吸能結(jié)構(gòu)的吸能特性進行了分析，預估了泡沫吸能結(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，對其進行截面形狀優(yōu)化，得出了最優(yōu)的截面形狀。在此基礎上，對其進行材料和厚度匹配優(yōu)化，分別對6種不同材料的鋼制薄壁吸能結(jié)構(gòu)進行了厚度優(yōu)選。優(yōu)化后計算結(jié)果對比原車，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