副级吸能机构对客车-轿车正面碰撞影响的分析

为解决客车与轿车在纵梁高度吸能位置正面碰撞不兼容的问题,设计一种客车前部副级吸能机构。利用三维显式有限元分析软件LS-DYNA 3D,建立轿车Taurus和中型客车6900Y面对面100%重叠碰撞下的数值仿真模型。研究副级吸能机构对解决汽车前部吸能高度不兼容问题的影响,对比分析2车正面碰撞过程中轿车方向盘侵入量、侵入速度和客车车门变形量、乘员头部位置加速度。结果表明:未装副级吸能机构时,轿车方向盘侵入速度和Z方向侵入量较大,容易发生钻碰现象;客车前部副级吸能机构能降低轿车方向盘的侵入量和侵入速度,同时能减小客车驾驶室车门变形量,降低乘员头部位置加速度。     

震源车主动防侧翻预警系统研

为了防止震源车在野外行驶过程中发生侧翻事故,实现对震源车危险状态的提前预警,迫切需要开展震源车主动防侧翻预警系统研究。基于震源车不同工况下的侧倾稳定性分析,结合国内外现有车辆侧翻预警指标特点,采用多级判断原则,建立了一种能综合判断不同行驶工况的震源车侧翻预警指标A和主动防侧翻预警系统,并通过MATLAB/simulink软件对该预警系统进行仿真模拟分析。研究结果表明:震源车侧倾稳定性随转弯速度、转向角、坡度角等参数的增大而呈现降低趋势;同时,该预警系统能通过侧翻预警指标A实现对震源车平路转向和斜坡转向过程中的行驶状态进行准确判断,并发出不同级别的声光报警。此研究将为进一步开展震源车预警系统的试验研究奠定理论基础。     

震源车主动防侧翻预警系统研究

为了防止震源车在野外行驶过程中发生侧翻事故,实现对震源车危险状态的提前预警,迫切需要开展震源车主动防侧翻预警系统研究。基于震源车不同工况下的侧倾稳定性分析,结合国内外现有车辆侧翻预警指标特点,采用多级判断原则,建立了一种能综合判断不同行驶工况的震源车侧翻预警指标A和主动防侧翻预警系统,并通过MATLAB/simulink软件对该预警系统进行仿真模拟分析。研究结果表明:震源车侧倾稳定性随转弯速度、转向角、坡度角等参数的增大而呈现降低趋势;同时,该预警系统能通过侧翻预警指标A实现对震源车平路转向和斜坡转向过程中的行驶状态进行准确判断,并发出不同级别的声光报警。此研究将为进一步开展震源车预警系统的试验研究奠定理论基础。     

美国侧面碰撞规程下轿车变形侵入仿真研究

为更好地分析汽车侧面碰撞过程中驾乘人员安全,根据美国联邦机动车安全法规FMVSS214碰撞要求,采用显式有限元分析软件LS-DYNA详细建立了某公司轿车有限元整车模型和可变形移动壁障有限元模型,研究了美国侧面碰撞规程下可变形移动壁障以54 km/h速度撞击轿车侧面的变形侵入过程仿真模拟和轿车侧面车门不同水平级的变形侵入对乘员损伤程度的影响。结果表明:有限元模拟结果与实车碰撞试验结果吻合较好,模型可信;轿车车门中部位置对驾乘人员损伤影响最大,乘员损伤AIS值接近3(严重损伤);参数加权平均变形侵入量能较好的反映车辆侧面碰撞下车身侧围的变形侵入情况。     

交通事故与高速公路护栏的选用

高速公路护栏是一种当车辆与之发生接触时,能够通过自身变形来吸收碰撞能量,通过自身角度来引导车辆改变行驶方向,阻止失控车辆越出路外或进入对向车道的吸能部件。护栏可以减少汽车剧烈碰撞时对乘员造成的伤害,是高速公路以设施的形式保护失控汽车的安全防线。     

诱导式防冲支护装置的屈曲吸能特性研究

基于薄壁管件屈曲吸能原理,设计了具有特殊形状的诱导式防冲支护装置,应用于一种新式巷道吸能防冲液压支架中,旨在当突发围岩冲击时,通过装置自身及时的变形让位过程,应对支架遭受的冲击破坏作用并快速吸收其携带的冲击能,从而支架结构受到保护,围岩稳定性与巷道的整体性得到保障。防冲支护装置的承载力与吸能量通过吸能理论分析与计算获得;利用ABAQUS大型分析软件模拟两种防冲支护装置结构形式的变形吸能过程,在轴向加载的条件下进行单节支护装置准静态压缩试验。结果表明:单节防冲支护装置支护力大,比吸能高,吸能量大,总体吸能效果好。防冲支护装置吸能特性研究,为解决当下冲击地压发生时巷道支护安全问题提供了新方法。     

矿用六边形折痕构件吸能防冲特性数值分析

为有效防治煤矿冲击地压,或在一定程度上减小冲击地压事故造成的损失,提出了一种矿用六边形折痕吸能防冲构件,构件防冲体现在构件被压溃过程中吸收冲击能、压溃空间给煤岩提供了一定的能量释放空间和构件恒力变形阶段为液压阀打开提供了时间.采用ABAQUS有限元软件模拟了不同壁厚、不同凹角宽度、轴向“堆积”不同模块个数的构件的吸能特性,并与常规六边形薄壁进行了对比分析.结果表明,折痕引入能有效降低常规六边形构件的峰值载荷、载荷波动系数,提高能量吸收和增加冲程效率,验证了折痕构件的有效性.六边形折痕构件具有较高的冲程效率,模块凹角宽度及壁厚对冲程效率、吸能评价指标影响较小.载荷波动系数随壁厚增加而降低,构件的峰值载荷、平均压溃载荷及吸收能量随壁厚增加而增加.模块凹角宽度对构件的防冲性能影响较大,应选择合适的模块凹角宽度.随“堆积”模块数增加,峰值载荷降低,反力波动增大.防冲构件与现有液压支柱结合使用能提高支柱的防冲性能.     

车对车侧面碰撞兼容性影响因素分析

汽车碰撞兼容性由于能更好地反映真实交通事故,已发展成为被动安全研究领域中最具安全技术潜力的新技术。针对侧面冲击载荷作用下车对车的碰撞兼容性问题,从理论分析和仿真分析角度出发,研究了主要影响因素:两车质量比、汽车前端刚度特性、汽车几何特征对两车碰撞兼容性的影响。结果表明:质量比是影响两车兼容性好坏的关键因素,通过降低汽车前端变形吸能刚度和主吸能位置、提高两车碰撞接触面积等可以提高被撞击车的耐撞性和降低撞击车的攻击性,从而降低所有涉案人员损伤,提高车对车侧面碰撞兼容性。     

小学校车正面碰撞下乘员约束系统安全性仿真研究

为研究小学校车乘员约束系统在校车正面碰撞中的保护效果,依据《专用校车安全技术条件》,开展校车30 km/h正面碰撞工况的台车试验;运用多刚体动力学分析软件MADYMO建立包括地板、前后排座椅、P型6岁假人与安全带的校车乘员正面碰撞仿真模型,对比仿真和试验结果,验证模型的准确性;分析座椅间距、靠背刚度、坐垫刚度及坐垫倾角对乘员伤害值的影响。仿真结果表明:当座间距小于590 mm时,6岁假人与女性假人的头部伤害指标均明显上升;坐垫倾角增加15°时,6岁假人头、胸伤害指标分别下降21.6%和33.4%,女性假人的颈部弯矩减小47%。     

基于LS-DYNA的危险化学品运输罐车侧翻事故模拟分析

为了分析罐车侧翻事故罐体受损与速度的关系,以某型号罐车为对象建立有限元模型,利用LS-DYNA软件进行侧翻仿真模拟,研究罐车在有、无内部压力和相对速度30,45,60 km/h下侧翻情况,并获得罐体塑性应变云图、动态应力云图和变形云图。研究结果表明：在相同罐车模型下,有初始内压罐体侧翻有应力振荡现象,对碰撞的影响程度较大;罐车相对速度达到60 km/h后罐体的塑性变形量大大增加,罐体后封头焊缝处是主要损伤区域,动态侵入量峰值为164.25 mm,未达材料的失效极限,但仍需要加强罐车尾部的防护以确保罐车罐体安全。研究结果可为危险化学品罐车罐体局部加强防护提供一定理论依据。     

撞柱工况下客车驾驶室耐撞性分析

为了研究单车事故中柱状物对客车驾驶室的影响,采用三维显式有限元分析软件LS-DYNA 3D建立了客车正面撞击刚性柱的数值模拟模型。刚性柱直径依据美国法规FMVSS_214来设定,分别为254 mm(D)、381 mm(1.5D)和508 mm(2D),客车初速度分别设置为30 km/h、40 km/h和50 km/h。基于GB 11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》和美国法规FMVSS_214《侧面碰撞保护》试验要求,分别开展不同速度(30 km/h、40 km/h、50 km/h)及不同刚性柱直径(254mm(D)、381 mm(1.5D)、508 mm(2D))工况下客车正面撞击刚性柱虚拟仿真试验。选取12个参数来评价刚性柱对客车驾驶室完整性的影响,包括驾驶室左侧6个测量点和驾驶室右侧6个测量点,驾驶室左侧结构6个测量点的最大位移表示驾驶室左侧结构的最大变形量,驾驶室右侧结构6个测量点的最大位移表示驾驶室右侧结构的最大变形量。结果表明:刚性柱直径一定时,初始速度越大,驾驶室完整性越差;初始速度一定时,刚性柱直径越大,驾驶室完整性越好。     

客车侧翻评价指标的估计与灰色预测研究

为精确评价客车侧翻危险程度和补偿防侧翻控制系统的时滞,提出客车横向载荷转移率(LTR)在线估计和灰色预测方法。首先,根据车辆结构参数和车辆动力学理论建立3自由度客车侧翻动力学模型;然后建立客车LTR的估计模型,并基于Trucksim和Matlab/Simulink联合仿真模型,在J-Turn试验工况下分析估计模型的精度;最后,为补偿控制系统的时滞,利用灰色预测模型在线预测车辆LTR,同样基于联合仿真模型分析预测精度。分析结果表明,用估计模型能准确估计客车的LTR,相对误差在4.3%以内;用灰色预测模型能准确预测客车LTR,最大相对误差在5%左右,且建模维数和提前预测时间对预测精度有较大影响。     

高速公路碰撞能量衰减装置设计与力学性能分析

为有效降低高速公路上车辆与护栏碰撞事故,提高高速公路交通安全性,基于能量衰减装置变形过程中应具有恒定承载力、稳定的破坏模式等性能要求,设计了一种八边薄壁型能量衰减装置。理论分析推导出能量衰减装置的峰值载荷公式,数值模拟研究了装置的力学性能及其影响因素。研究结果表明:能量衰减装置具有恒定承载力、稳定的变形破坏模式和载荷波动性,其几何参数对冲程效率和载荷波动系数性能指标无影响;能量衰减装置的压溃峰值载荷、能量吸能和平均压溃载荷指标随长度和壁厚的减小而减小,压溃峰值载荷、平均压溃载荷指标随边长增加而减小。     

校车3点式安全带肩带固定点位置优化

为研究校车3点式安全带肩带上部有效固定点布置位置对12岁儿童乘员损伤的影响,在多刚体动力学软件(MADYMO)中建立包括校车地板、前后排座椅、安全带和假人的校车正面碰撞工况下的约束系统模型。利用一款经过验证的校车模型进行仿真试验,通过正交试验方法优化肩带上部有效固定点位置,研究安全带对12岁儿童乘员的保护效果。结果表明,肩带上部有效固定点位置高度接近12岁儿童肩部高度,对其位置正交优化后,根据儿童完全伤害评价指标(WIC)选出的最佳位置为(-0.197,0.024,0.52),相较于2点式安全带,采用该位置的3点式安全带对应12岁儿童的头部伤害指标(HIC15)降低84.8%,颈部伤害指标(Nij)降低68.9%,胸部压缩量(THPC)虽升高了271.5%但仍在标准限值内。     

校车儿童乘员约束系统的参数优化研究

为预防校车正面碰撞对儿童乘员的伤害,有必要分析和优化校车儿童乘员约束系统(CRS)参数。首先利用多刚体动力学分析软件(MADYMO),建立包括地板、前后排座椅、安全带与6岁儿童假人在内的校车乘员正面碰撞仿真模型。根据某型客车实车试验结果,验证模型的有效性。通过分析CRS参数的灵敏度,确定主要影响参数。采用正交试验的设计方法进行主要影响参数的正交优化;应用极差分析方法,得到一组最佳水平组合数据;对改进后的模型进行仿真计算,并与原模型比较。结果表明,经过优化的CRS能使6岁乘员的头部和胸部伤害指标都下降20%左右,并使伤害曲线变得更加平缓。     

偏置碰撞中轿车左后排乘员损伤的研究

为识别轿车正面偏置碰撞中后排左侧乘员的损伤特点,开展模拟研究。利用HyperMesh有限元软件,建立包含有限元轿车、可变形壁障及假人的基础模型1,并在基础模型1上为假人添加三点式安全带,建立模型2,在模型2基础上为假人创建侧气囊,建立模型3;采用Ls-Dyna软件求解计算,并应用HyperGraph软件分析不同重叠率偏置碰撞下假人的损伤情况;对比基础模型1、模型2、模型3仿真试验的假人损伤情况,分析不同约束系统对左后排假人的保护效能。结果表明:随着碰撞重叠率增大,左后排乘员头部和胸部的加速度峰值均相应减小;碰撞重叠率在试验范围内变化时,颈部所受合力的峰值波动较小;使用安全带能显著降低乘员的损伤;侧气囊对乘员胸部有保护作用。     

人车碰撞中行人大腿保护研究

研究提高人车碰撞中行人大腿的保护性能的方法。首先对大腿伤害机理,伤害评价指标以及车辆自身结构进行阐述和研究,总结车辆前端结构的关键参数;对某车型的前大灯进行结构改进,按照欧洲新车安全评鉴协会(Euro NCAP)行人大腿保护的试验评价方法,改进后进行碰撞试验;建立装有发动机罩安全气囊的整车仿真模型,验证安全气囊对行人大腿的保护性能。经过试验和仿真可以得出:车辆前大灯结构刚度改进和发动机罩安全气囊可以改善行人大腿的保护性能。     

深孔爆破孔底充填缓冲吸能材料减震试验研究

通过对影响爆破震波各种主要因素的分析,针对深孔爆破采用孔底装填吸能缓冲材料,来削减炸药爆炸在孔底的冲击压力和吸收部分能量,从而达到降低爆破震动对周边建(构)物影响的目的。并进行现场爆破试验,对爆破震动波进行测试,同时对减震爆破装药和非减震的常规爆破装药进行比较,获得的测试数据证明,采用孔底装填吸能缓冲材料其减震率达到3.23%～35.19%。     

安全与效率协同的高速公路改扩建时机决策

为克服以饱和度确定改扩建时机无法全面体现高速公路运行状态的局限性,提出基于交通安全与效率状态变点的改扩建时机决策方法。以严重交通冲突率为安全指标,以速度损失率和相对通行效率为效率指标,构建改扩建时机评价指标体系;引入变点理论并参考理想点法分析交通安全与效率状态质变点,构建改扩建指标阈值确定模型及改扩建时机决策模型,并以广深高速南头-南坪段进行仿真和实例分析。结果表明：以饱和度作为对比指标进行趋势分析,该方法所选取指标在变点前后变化幅度均在300%以上,而饱和度在变点前后变化幅度仅为18%;该方法确定出的改扩建最佳时机2020年与服务水平法确定的2025年相比,既有高速公路两半幅的严重交通冲突率分别降低了41.11%与43.52%,速度损失率分别降低33.95%与29.26%,南头至南坪段相对通行效率提高9.46%,且避免了南坪至南头段相对通行效率的降低。     

混杂工况下校车常开式安全气囊的多目标优化

为提升混杂工况下校车儿童乘员的安全性,对常开式安全气囊的保护性能开展优化设计。首先,明确6、12岁儿童的损伤阈值;然后,基于台车试验数据,构建与验证校车仿真模型,并搭建校车—常开式安全气囊耦合模型;最后,基于校车碰撞工况与儿童年龄的不同组合,建立6种混杂工况,决选常开式安全气囊的主要设计参数为优化因素,以加权伤害指标为优化目标,构建响应面代理模型。结果表明：利用改进型NSGA-Ⅱ算法,权衡确定上部拉带长度0.258 8 m,安装点高度0.385 6 m,泄气阀开启压力1.199 6×10⁵ Pa,泄气阀开度1.98为最优配置;混杂工况下,具备最优配置的常开式安全气囊可最大限度地降低儿童乘员的损伤风险。