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近年来,国内SUV、MPV保有量增长较快,微型汽车重特大安全事故多发,引起国内高度重视,公安部已将微车列入今后十年重点防控车型,将通过制定强制标准引导微车安全技术升级。2014年,中机中心在提交工信部的《关于面包车安全性法规梳理及提高其安全性的几点建议》中提出微车安全标准研究与立项。为应对翻滚相关标准出台,做好翻滚研究技术储备,对提升车企核心竞争力,有着重要意义。本文以某微车为研究对象,对翻滚碰撞涉及的试验方法、仿真、翻滚性能和优化算法进行探索。本课题主要开展以下几部分研究内容: (1)车辆翻滚试验方法探索:针对国内翻滚动态法规的缺乏,建立微车翻滚试验能力,以应对相关法规的实施。结合目前国内翻滚试验能力,对平台翻滚、螺旋翻滚、侧翻、顶压等进行目标车型摸底试验,最终确定本文研究采用平台翻滚试验方法。基于FMVSS208法规,提出平台翻滚试验程序的改进方案,完善试验前整车配重,增加车身变形侵入量与关键结构运动参数测试内容。 (2)微型汽车翻滚碰撞仿真分析研究:针对有限元仿真计算耗时长的缺点,以某微车为例,利用MADYMO软件建立精细化多刚体模型。将车身分为悬架系统、可变形上车身及刚性下车身,并提供各部分详细的建模方法,基于有限元仿真模型、悬架试验及轮胎冲击试验确定模型参数。利用顶压试验对上车身精细化模型进行校准,通过翻滚试验结果验证该MADYMO模型的精度。 (3)翻滚性能影响规律与因素研究:根据试验与仿真结果,选取车辆质心最大翻转角、线速度最大值、角加速度最大值和翻滚圈数四种响应参数来反映车辆的翻滚性能。通过有限元与精细化多刚体联合仿真,进行单因素研究车身参数:质心高度、车身高度、车辆轮距及试验初始条件:平台角度、起翻初始速度、挡板高度、离地高度对翻滚性能的影响规律。针对翻滚试验出现翻滚滑行现象,研究表明:摩擦力因素是影响是翻滚过程出现滑行的主要因素。 (4)车辆翻滚耐撞性优化:针对翻滚试验中车辆顶部和侧围侵入量过大的问题,通过分析顶部结构变形量、应力云图、力传递路径、比吸能确定A柱与前挡横梁为关键结构。通过拉丁抽样设计并改变有限元关键结构材料与厚度,提取M-θ关系曲线,赋予到精细化多刚体模型进行计算。提出目标车型顶部结构翻滚耐撞性优化方案,选取较优方案进行仿真验证计算,仿真优化效果显著。