某校车侧翻碰撞仿真与结构安全性研究

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近年来,因学生乘坐不规范校车而引起的伤亡事故在全国各地屡有发生,严重威胁着广大中小学生的人身安全,引起了整个社会的强烈关注。由于在诸多校车碰撞事故中,有很大一部分是侧翻,并由此造成群死群伤的严重后果,对社会造成了极大的伤害。因此,需加深校车车身结构侧翻安全性研究,以提高整车侧翻安全性能,保护学生安全。本文对校车侧翻碰撞有限元仿真方法与车身结构侧翻安全性展开研究。以某校车为研究对象,建立并简化整车分析的有限元模型,利用HyperWorks/OptiStruct模拟各常用工况、分析自由模态,以校核车身结构的强度、刚度以及动态特性,验证模型的可靠性和有效性。采取了基于能量转换的侧翻试验仿真简化方法,利用LS-DYNA求解计算,将计算结果文件导入HyperView或HyperGraph中进行数据处理、生成曲线、动画等。根据仿真结果对车身结构的变形、吸能特性、碰撞力及碰撞加速度等进行研究,得到该校车车身侧围、顶部结构强度偏弱,导致校车上部结构对乘员生存空间的侵入量较大,尤以右侧围第4窗立柱的侵入量最大,且最大侵入量达153.945mm。就车身结构侧翻安全性薄弱部位变形量较大的问题,在侧围、顶部结构之间增加斜撑或内嵌加强矩形钢进行改进,改进效果明显:改进后结构未侵入乘员生存空间,使乘员的侧翻安全性得以提高。通过对比分析有无蒙皮两种情况下车身结构变形、吸能、碰撞力及碰撞加速度四项指标,得到:蒙皮对侧翻碰撞仿真结果的影响程度较大,为了更为接近实际试验情况,应添加蒙皮。参考FMVSS208中的平台翻车试验方法并对其进行一定的修改和完善,实现对校车进行翻滚动态模拟,依据结果数据分析校车翻滚过程中的车身结构变形、翻滚系统的能量及碰撞力的变化,表明:车身上部结构的大变形严重影响了乘员的生存空间,该车的翻滚安全性有待改善。本文的校车侧翻安全性仿真模拟的技术方法及流程的研究,对客车的上部结构安全性能研究有一定的参考价值和现实意义。
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