Метод совершенствования конструкции корпуса кузова легкового автомобиля на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при косо-фронтальном ударе

• Автор: Зузов, Игорь Валерьевич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ТЕМЕ
1.1. Общие проблемы исследования пассивной безопасности
1.2. Анализ конструкций кузовов легковых автомобилей
1.3. Анализ методов расчета конструкций
1.4. Выводы по главе
Глава 2. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ, СВЯЗАННЫХ С МОДЕЛИРОВАНИЕМ ПОВЕДЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПРИ УДАРЕ
2.1. Основы теории метода конечных элементов
2.2. Теория нелинейных задач
2.2.1. Теория больших деформаций
2.2.2. Критерий текучести
2.2.3. Метод Ньютона-Рафсона
2.2.4. Приращение пластических деформаций
2.2.5. Быстротекущие процессы
2.2.6. Основные типы конечных элементов
2.3. Анализ основных типов инициаторов деформаций и характера их влияния на энергоемкость и поведение конструкции
2.4 Экспериментальная оценка несущей способности тонкостенной трубы с пенным наполнителем
2.5. Основные результаты и выводы по главе

Глава 3. РАЗРАБОТКА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ КОРПУСА КУЗОВА, МАНЕКЕНА, ДЕФОРМИРУЕМОГО ПРЕПЯТСТВИЯ, РУЛЕВОЙ КОЛОНКИ С ПОДУШКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
3.1. Принципы разработки конечно-элементных моделей корпуса кузова
3.2. Моделирование деформируемого препятствия
3.3. Моделирование манекена Гибрид III
3.4. Моделирование рулевой колонки и подушки безопасности
3.5. Основные результаты и выводы по главе
Глава 4. МЕТОД СОВЕШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ КОРПУСОВ КУЗОВОВ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ РАСЧЕТЕ НА КОСОФРОНТАЛЬНЫЙ УДАР
4.1. Основные положения метода
4.2. Анализ результатов расчета исходной модели и оценка соответствия требованиям Правил ЕЭК ООН №94
4.3. Исследование особенностей поведения конструкции корпуса кузова и агрегатов для введения необходимых конструктивных изменений
4.4. Исследование инициаторов деформаций и характерных особенностей геометрии кузова, приводящих к снижению энергоемкости
4.5. Проведение расчетов и анализ результатов в соответствии с правила-миЕЖОЖАР
4.6. Внесение изменений в конструкцию на базе разработанного метода
4.7. Результаты и выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблема пассивной безопасности автомобиля - одна из наиболее сложных и трудоёмких задач, которую приходится решать при проектировании новых транспортных средств. Поскольку пассивная безопасность в первую очередь определяется ударно-прочностными свойствами несущей системы, в частности, кузова автомобиля, то это должно учитываться уже на самых ранних стадиях проектирования, когда невозможны натурные испытания. В мире внедряются все более жесткие правила, по которым оценивается степень защиты водителя и пассажиров автомобиля. В связи с этим возникает необходимость в теоретической оценке пассивной безопасности кузовов на стадии проектирования, позволяющая сократить время и стоимость разработки, сократить до минимума количество испытательных образцов. Таким образом, тема данной научной работы, посвященной разработке метода совершенствования конструкции корпуса кузова на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при косо-фронтальном ударе, является актуальной.
Научная новизна результатов выполненных исследований, выносимых на защиту, заключается:
• в разработке методов совершенствования конструкции корпуса кузова на стадии проектирования с целью удовлетворения требований пассивной безопасности, включающих в себя:
-моделирование и исследование влияния инициаторов деформаций и пе-ноалюминия применительно к лонжеронам;
-разработку рациональных конечно-элементных моделей (КЭМ) корпуса кузова (с учетом инициаторов деформаций и пеноалюминия), манекена, деформируемого препятствия, рулевой колонки и подушки безопасности разного уровня сложности для общей оценки поведения элементов конструкции и взаимодействия между ее компонентами;

Согласно соотношению (2.12))
[F1/2] = [7] + д{и12}1д{Х), (2.19)
а перемещение средней точки:
{wl/2} = S ({wn} + {wn_i}). (2.20)
Вектор {ип} представляет собой вектор текущего перемещения, a {ип.} -вектор перемещения на предыдущем шаге. Элементы матрицы [Asn] - это приращения деформаций при “нейтрализации поворотов", вычисленные для текущего шага по времени. Матрица приращений деформаций [Asn] также вычисляется для средней точки в соответствии с выражением:
{Asn} - [В 1/2] {Аип}. (2.21)
Вектор {Аг/П} - это текущее приращение перемещений, а матрица В /2] описывает связи “деформации-перемещения”, элементы которой вычисляются в средней точке:
{Х1/2}=0,5({ХП} + {ХП_1}). (2.22)
Этот метод превосходно работает при аппроксимации логарифмических деформаций, если приращения деформаций не превосходят « 10 %. Метод используется для стандартных двумерных и трехмерных твердотельных и оболо-чечных элементов.
Вычисленные приращения деформаций для матрицы [Аеп] или, что эквивалентно, для вектора {Asn} затем могут быть добавлены к предшествующим значениям деформаций {sn-i} Для получения суммарной текущей деформации Генки:
Ы = {sn-i} + {Авп}, (2.23)
Эти деформации затем используются для пересчета напряжений.