车身结构强度与碰撞安全分析技术v说课材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* * *1 1车身结构强度与碰车身结构强度与碰撞安全分析技术撞安全分析技术u安全性法规（NCAP)u有限元方法的理论基础u仿真工具u工程应用实例内容提要安全性法规（NCAP)uU.S. - FMVSS (Federal Motor Vehicle Safety Standard, )uCanada - CMVSS (Canada Motor Vehicle Safety Standard)uEurope - European Regulation (European Economic Commission)uJapan - Safety Regulation For Road Vehicles uAustralia - ADR (Australian Design Rule) uChina CMVDR 294 (China Motor Vehicle Design Regulation,GB)各地区安全法规各地区安全法规NCAP（新车评价体系）的试验内容以及与相对应法规的比较安全性法规（NCAP)Phase One 正常驾驶Phase Two 发生危险Phase Three 不可避免Phase Four事故发生Phase Five事故后处理主动安全与被动安全安全性法规（NCAP)安全性法规（NCAP)NCAP(新车评价体系)的实验内容安全性法规（NCAP)前碰撞试验法规比较试验形态FMVSS208US-NCAPIIHSECE94Euro-NCAPCMVR 294NCAP CHINA完全壁障48km/h 完全刚性固定壁障，完全正碰或30度倾角, 前排座椅都有假人，且需安全带56km/h完全刚性固定壁障，完全正碰，前排座椅都有假人，且需安全带-48km/h完全刚性固定壁障，完全正碰，前排座椅都有假人，且需安全带刚刚引入40偏置-64km/h 40% 偏置装固定壁障，完全正碰56km/h 40% 偏置装固定壁障，完全正碰，前排座椅都有假人，且需安全带64km/h 40% 偏置装固定壁障，完全正碰前排座椅都有假人，且需安全带刚刚引入安全性法规（NCAP)欧洲欧洲NCAPNCAP前碰撞方法前碰撞方法u试验前车的准备若有气囊检查安全气囊一切正常；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量的90%；把前排座椅放在导槽的中间，并且放置两个假人；测试车的重量：包括燃料，冷却液，润滑油，备用胎，测试设备等。

离合器，刹车板以及加速板的中心点； 方向盘中心点； 测量碰撞前门的距离安全性法规（NCAP)欧洲欧洲NCAPNCAP前碰撞方法前碰撞方法u测试参数 碰撞前：u车的测试速度：测试点离壁障尽量近，目标速度64km/h(+/-1km/h);u碰撞区域：碰撞区域40(+/-20mm)车的宽度（不包括后视镜）;u试验前门需关闭，但不锁，测试中也不能打开； 碰撞后：u试验后记录下打开门所需的力，打开角度为45度；u记录下假人的位置；u记录下从车里取出假人的方法，要求不须调整椅背即可将假人移出车外；u测取需要记录侵入点的侵入量；u燃料泄漏要小于30g/min；安全性法规（NCAP)前碰撞评价指标前碰撞评价指标安全性法规（NCAP)正面碰撞实验评价方法（美国正面碰撞实验评价方法（美国NCAP)NCAP) 安全性法规（NCAP)正面碰撞实验评价方法（欧洲正面碰撞实验评价方法（欧洲NCAP)NCAP)安全性法规（NCAP)测量指标点数头部HIC值头部加速度04分颈部剪力轴向张力向后弯矩04分胸部胸部压缩 量胸部粘性指标04分下肢大腿负荷膝盖压缩 量胫骨指数04分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分安全性法规（NCAP)侧面碰撞试验法规比较侧面碰撞试验法规比较试验形态FMVSS214US-SINCAPIIHSECE95Euro-SINCAPCMVDR 295NCAP CHINA直角-51km/h可变形的运动壁障（0.95吨），垂直正碰，手刹车释放，燃料为满载 的9294，放两个假人50km/h可变形的运动壁障（0.95吨），垂直正碰，燃料为满载 的90，放一个假人50km/h可变形的运动壁障（0.95吨），垂直正碰，燃料为满载 的90，放一个假人50km/h与ECE95基本相似，今年7月开始实施。

可变形的运动壁障（0.95吨），垂直正碰，燃料为满载的90，放一个假人刚刚 引入倾斜54km/h 可变形的运动壁障（1.368吨），与Y成27度，手刹车拉上，燃料为满载 的9294，放两个假人62km/h可变形的运动壁障（1.368吨），与Y成27度，手刹车拉上，燃料为满载 的9294，放两个假人-刚刚 引入安全性法规（NCAP)侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲NCAPNCAP）u试验前车的准备车辆状态是静止；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量的90%；驾驶员座椅放置在导槽的中间位置；在驾驶员位置放置ES-2假人；测量车的重量：无负载情况100kg（包括假人及其相关测试设备）标注出座椅的R点；安全性法规（NCAP)u测试参数碰撞前：u运动壁障车的测试速度：测试点离碰撞区尽量近，目标速度50km/h(+/-1km/h);u避免运动壁障车与试验车发生二次碰撞；u运动壁障车与试验车的碰撞放置：u目标对齐的位置：运动壁障车的中心线与R点一致（ 25mm）u测试期间车门不能打开；碰撞后：u试验后记录下打开门所需的力，打开角度为45度；u记录下假人的位置；u记录下从车里取出假人的方法，要求不试用工具能将假人模型移出；u燃料泄漏要小于30g/min；侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲NCAPNCAP）安全性法规（NCAP)侧面碰撞评价指标侧面碰撞评价指标法规头部颈部胸部腹部腰部车体变形美国FMVSS214US-SINCAP HICTTI腰加速度不评价美国IIHSHIC张力压缩力胸部位移VC肩位移骼骨负荷大腿负荷评价欧洲ECE-R95Euro-NCAPHIC加速度胸部位移VC腹部负荷耻骨负荷评价中国CMVDR295NCAP-China安全性法规（NCAP)侧面碰撞实验评价方法（美国侧面碰撞实验评价方法（美国NCAP)NCAP)安全性法规（NCAP)侧面碰撞实验评价方法（欧洲侧面碰撞实验评价方法（欧洲NCAP)NCAP)安全性法规（NCAP)测量指标点数头部HIC值头部加速度04分胸部胸部位移胸部粘性指标04分腹部部腹部负荷04分腰部耻骨负荷04分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分安全性法规（NCAP)侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲NCAPNCAP）安全性法规（NCAP)u试验前准备放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量；驾驶员座椅放置在导槽的中间位置；在驾驶员位置放置假人；测量车的总重量；碰撞位置：在侧边门的参考线上，过该参考线的横向垂直平面通过假人头部重心位置；在车的位置上标上标记。

侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲NCAPNCAP）安全性法规（NCAP)u测试参数碰撞前：u使刚性柱与参考线对齐；u刚性柱：离地高度不低于102mm，需高于车顶100mm，刚性柱的直径为245mm（/-3mm）；u碰撞速度：台车的加速度不能超过1.5m/s2,目标速度29km/h(+/-0.5km/h)u碰撞角度：90度（+/-3度）碰撞后：u试验后记录下打开门所需的力，打开角度为45度；u记录下假人的位置；u记录下从车里取出假人的方法；u测取侵入点的侵入量；侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲NCAPNCAP）安全性法规（NCAP)碰撞综合评价方法（欧洲碰撞综合评价方法（欧洲NCAP)NCAP)安全性法规（NCAP)美国和欧洲碰撞法规试验方法的差别：美国和欧洲碰撞法规试验方法的差别：1 1、移动障碍壁的质量、尺寸及形状不同、移动障碍壁的质量、尺寸及形状不同2 2、碰撞形式不同、碰撞形式不同3 3、碰撞速度不同、碰撞速度不同4 4、碰撞点位置不同、碰撞点位置不同5 5、乘员损伤评价方法不同、乘员损伤评价方法不同有限元方法基础适用领域适用领域 有限元法几乎适用于所有的工程领域，有限元法几乎适用于所有的工程领域，应用最为广泛的是结构工程、材料科学领域应用最为广泛的是结构工程、材料科学领域中的应力、应变和位移的分析计算。

中的应力、应变和位移的分析计算 在车身结构设计中，主要用于车身结构在车身结构设计中，主要用于车身结构分析、模态分析、碰撞模拟分析、模态分析、碰撞模拟有限元方法基础基本思想基本思想拉伸筋凹槽圆角凹槽凹模模腔压边圈压料面冲 头“ “以直代曲以直代曲” ”，以离散体代替连续体，以离散体代替连续体拉伸筋凹槽圆角凹槽凹模模腔压边圈压料面冲 头有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤1 1、结构离散化、结构离散化2 2、位移模式的选择、位移模式的选择3 3、单元力学特性分析、单元力学特性分析4 4、等效节点力计算、等效节点力计算5 5、建立整体结构的平衡方程、建立整体结构的平衡方程6 6、求解未知节点的位移及单元应力、求解未知节点的位移及单元应力有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤1 1、结构离散化、结构离散化 把无限变量处理成有限变量的过程称为离散化有限元把无限变量处理成有限变量的过程称为离散化有限元法的结构离散化过程，就是将被分析的连续的对象划分成由法的结构离散化过程，就是将被分析的连续的对象划分成由有限个单元组成的离散体的集合，并在单元上选取一定数量有限个单元组成的离散体的集合，并在单元上选取一定数量的点作为节点。

各个单元体之间仅在节点处相连接有限单的点作为节点各个单元体之间仅在节点处相连接有限单元法的整个分析过程就是针对这种单元集合体进行的元法的整个分析过程就是针对这种单元集合体进行的 有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤2 2、位移模式的选择、位移模式的选择 位移模式是指对单元中各点处位移的分布状况所作的一位移模式是指对单元中各点处位移的分布状况所作的一种假设，即选择一种比较简单的函数用以近似表示单元中各种假设，即选择一种比较简单的函数用以近似表示单元中各点位移的分量随坐标变化的分布规律点位移的分量随坐标变化的分布规律 由于多项式的数学运算比较简单，易于处理，因此通常由于多项式的数学运算比较简单，易于处理，因此通常选用多项式作为位移模式，多项式的项数和阶数通常根据单选用多项式作为位移模式，多项式的项数和阶数通常根据单元的自由度和求解的收敛性要求等来选取一般情况下，应元的自由度和求解的收敛性要求等来选取一般情况下，应等于单元的自由度数，同时广义坐标应取为节点位移等于单元的自由度数，同时广义坐标应取为节点位移有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤3 3、单元的力学特性分析、单元的力学特性分析 根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数量、位置等根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数量、位置等，找出单元节点力与节点位移的关系，并用几何方程和物理，找出单元节点力与节点位移的关系，并用几何方程和物理方程建立力与位移之间的方程式。

即对单元的刚度矩阵和质方程建立力与位移之间的方程式即对单元的刚度矩阵和质量矩阵进行分析求解量矩阵进行分析求解 有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤4 4、单元受力等效转换、单元受力等效转换 当结构被分离成多个单元后，结构所承受的载荷在单元之当结构被分离成多个单元后，结构所承受的载荷在单元之间仅通过节点来传递但实际上，力是从单元的公共边界上间仅通过节点来传递但实际上，力是从单元的公共边界上传递的，因此必须把作用在单元边界上的面力，以及作用在传递的，因此必须把作用在单元边界上的面力，以及作用在单元体内的体积力、集中力等按照静力等效的原则，处理成单元体内的体积力、集中力等按照静力等效的原则，处理成只作用在节点上的力只作用在节点上的。