汽車相撞之緩沖吸能儀特性分析

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1、汽車相撞之緩沖吸能儀特性分析第一章緒論1.1論文的背景與意義隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，人民生活質(zhì)量不斷的提高。汽車駕駛數(shù)量每年都在增長，高速公路的不斷通車，汽車行駛速度也不斷的變快。汽車的使用極大的方便了我們的日常生活，但由此而產(chǎn)生的汽車交通安全問題也接踵而至。國家相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)表明，截止2012年年底，全國已有2.41億輛的機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藬?shù)為2.62億人。其中，汽車保有量已達(dá)1.19億輛，平均每年增長1510萬輛，漲幅超過1999年底全國汽車保有量。于此同時(shí)汽車駕駛?cè)耸状瓮黄?.1億人，平均每年增長2650萬人，增長量超過1997年底汽車駕駛?cè)?/p>

2、總和。如今，汽車的頻繁使用導(dǎo)致每時(shí)每刻在世界各地都有交通事故不斷的產(chǎn)生。交通事故安全問題儼然變成了人類安全的第一大威脅。特別是在我國，交通安全問題更需要引起人們的重視。改革開放三十多年以來，中國發(fā)生了翻天覆地的變化，經(jīng)濟(jì)的騰飛，人民生活質(zhì)量不斷提高。汽車的使用量每年數(shù)倍增多，未來得及改造的道路因此而變得更加擁擠，從而導(dǎo)致交通事故的發(fā)生率每年都在不斷的攀升，因車禍死亡人數(shù)連續(xù)十幾年超過十萬人，位居世界首位。交通事故所造成的直接或間接損失對每個(gè)國家都是十分驚人的。例如根據(jù)澳大利亞運(yùn)輸安全局提供的2000年的年度回顧里的數(shù)據(jù)表明，在1996年澳大

3、利亞道路車禍造成的損失為：直接造成重傷的損失為（澳大利亞元）：71.52億；造成死亡的損失為29.21億；只有財(cái)產(chǎn)損失的為24.41億；造成輕傷的為24.73億。澳大利亞交通事故造成的總的年度損失大約為150億。由此可見，我國的交通安全狀況令人堪憂，其引發(fā)的安全問題已經(jīng)成為人們生命財(cái)產(chǎn)首要威脅，近年來也引起了國家的極度重視。據(jù)國家相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于國家相關(guān)法律條文的制定與實(shí)施，直到2004年交通安全件數(shù)才有所減少。由于國家的重視，此后有減緩趨勢如表1.1所示。..1.2汽車被動(dòng)安全領(lǐng)域研究現(xiàn)狀概述從汽車發(fā)明至今，汽車工業(yè)經(jīng)過了12

4、0年的發(fā)展歷史。汽車的安全性能問題幾乎是與汽車誕生同時(shí)產(chǎn)生的。迄今為止，汽車的被動(dòng)安全性能問題一直都是世界汽車工業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)所需面對的重要難題。在早期的汽車設(shè)計(jì)與制造中，汽車被動(dòng)安全性問題一直未引起人們的重視，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展才逐漸出現(xiàn)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。上世紀(jì)六十年代，國外首次對整車碰撞問題引入了計(jì)算機(jī)模擬的方法，到八十年代初開始有了針對整車碰撞的計(jì)算機(jī)仿真研究，但由于受到算法理論和計(jì)算機(jī)硬件的限制，直到1986年DYNA[3]被成功地應(yīng)用于模擬整車大變形后才有所突破。之后，在汽車安全碰撞領(lǐng)域基于動(dòng)態(tài)顯式非線性有限元理論的計(jì)算機(jī)仿真方

5、法在國外得到了廣泛使用。直到上世紀(jì)90年代中后期，計(jì)算機(jī)技術(shù)與有限元技術(shù)飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量而可靠的計(jì)算機(jī)仿真有限元軟件如PAM-CRASH，DYNA，ABAQUS和RADIOSS等，顯式有限元技術(shù)才得以廣泛應(yīng)用[4]。在20世紀(jì)30年代，通用汽車公司首先開展了汽車翻車和正面碰撞固定墻的試驗(yàn)研究。到60年代中期美國政府相關(guān)部門制定了并實(shí)施了《關(guān)于汽車被動(dòng)安全性的標(biāo)準(zhǔn)》并制定了相匹配的法律法規(guī)來規(guī)范該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行，從此汽車碰撞試驗(yàn)在汽車行業(yè)普遍開展開來。于此同時(shí)在發(fā)達(dá)國家開始實(shí)施新車評估體系NCAP（NeentProgramme）主要用于在碰撞

6、速度更高、碰撞形式更多以及各項(xiàng)指標(biāo)更嚴(yán)格的情況下[5]，從而嚴(yán)格的規(guī)范了汽車被動(dòng)安全的設(shè)計(jì)與制造。改革開放三十多年以來，中國的經(jīng)濟(jì)繁榮及汽車工業(yè)的逐步發(fā)展。相比國外，我國汽車碰撞安全領(lǐng)域直到八十年末才開始了初步的研究。到90年代初期清華大學(xué)第一個(gè)建立了自己的汽車碰撞試驗(yàn)室，我國的汽車碰撞試驗(yàn)研究才正式開始。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，我國相繼成立了國家交通部公路交通工程綜合試驗(yàn)場、一汽跟二氣的長春汽車研究所與襄樊汽車試驗(yàn)研究所，其后中國汽車技術(shù)研究中心，上海汽車檢測所、一汽技術(shù)研究中心等有關(guān)汽車碰撞研究的相關(guān)試驗(yàn)室及試驗(yàn)中心

7、相繼成立[6]。這些汽車碰撞相關(guān)的試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)極大的促進(jìn)了我國汽車工業(yè)的發(fā)展，但大多都局限于現(xiàn)有的車型的檢驗(yàn)與測試，對汽車的被動(dòng)安全領(lǐng)域的汽車抗撞性研究仍需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究[7]。第二章金屬材料的塑性變形吸能理論基礎(chǔ)2.1引言自20世紀(jì)70年代以來，對用以耗散碰撞（或強(qiáng)動(dòng)載荷引致）動(dòng)能的能量吸收結(jié)構(gòu)和材料的研究和發(fā)展受到了重視，特別是在汽車工業(yè)中。越來也多的科學(xué)研究者們意識(shí)到其重要性，同時(shí)進(jìn)行了豐富的研究。能量吸收結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析與其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析不同，吸能結(jié)構(gòu)必須具備承受很高的沖擊載荷的能力，而且這些結(jié)構(gòu)都涉及到材料結(jié)構(gòu)的大變形、應(yīng)變

8、強(qiáng)化、及不同的變形模式等較為復(fù)雜的受力狀況。所以吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員必須對結(jié)構(gòu)的損傷結(jié)構(gòu)的塑性變形吸能有充分的了解，并在設(shè)計(jì)過程中對各項(xiàng)吸能指標(biāo)嚴(yán)格要求。通常在研究能量吸收結(jié)構(gòu)過程