演講人：日期:客車(chē)側(cè)向防撞設(shè)計(jì)與仿真目錄CATALOGUE01設(shè)計(jì)背景與需求分析02防撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范03仿真建模技術(shù)體系04碰撞過(guò)程仿真分析05安全性能優(yōu)化策略06實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與成果轉(zhuǎn)化PART01設(shè)計(jì)背景與需求分析客車(chē)側(cè)向碰撞事故現(xiàn)狀在各類(lèi)客車(chē)事故中，側(cè)向碰撞事故占比較高，嚴(yán)重威脅乘客安全?？蛙?chē)側(cè)向碰撞事故頻發(fā)01客車(chē)側(cè)向碰撞往往導(dǎo)致乘客傷亡率較高，經(jīng)濟(jì)損失巨大。傷亡率與損失嚴(yán)重02客車(chē)事故易引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注，對(duì)客車(chē)安全性能提出更高要求。社會(huì)關(guān)注度高03國(guó)內(nèi)外法規(guī)對(duì)比各國(guó)對(duì)客車(chē)側(cè)向防護(hù)的法規(guī)要求不同，但整體趨勢(shì)是越來(lái)越嚴(yán)格。仿真技術(shù)的引入利用仿真技術(shù)評(píng)估客車(chē)側(cè)向防護(hù)性能，為法規(guī)制定提供科學(xué)依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)不斷提升隨著技術(shù)進(jìn)步和事故教訓(xùn)，相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，提高客車(chē)側(cè)向防護(hù)要求。側(cè)向防護(hù)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)演變現(xiàn)有客車(chē)被動(dòng)安全技術(shù)難以有效應(yīng)對(duì)側(cè)向碰撞事故，如側(cè)面車(chē)身結(jié)構(gòu)、安全氣囊等。被動(dòng)安全技術(shù)的局限性主動(dòng)安全技術(shù)如緊急制動(dòng)、避障系統(tǒng)等在側(cè)向碰撞中的應(yīng)用存在技術(shù)難題。主動(dòng)安全技術(shù)的瓶頸加強(qiáng)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高側(cè)面耐撞性；研發(fā)新型材料，提升車(chē)身輕量化與防撞性能；推動(dòng)主動(dòng)安全技術(shù)在客車(chē)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。改進(jìn)方向現(xiàn)有技術(shù)瓶頸與改進(jìn)方向PART02防撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用高強(qiáng)度鋼材選用高強(qiáng)度鋼材制作車(chē)身骨架，提升車(chē)身的抗撞擊能力。骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化通過(guò)有限元分析等技術(shù)手段，對(duì)車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在碰撞中能夠更有效地吸收和分散能量。增加骨架截面尺寸通過(guò)增加車(chē)身骨架截面尺寸，提高骨架的強(qiáng)度和剛度，有效抵抗碰撞時(shí)的沖擊力。車(chē)身骨架強(qiáng)化方案選擇具有良好吸能能力的材料，能夠在碰撞過(guò)程中吸收更多的能量，減輕車(chē)身受到的沖擊。吸能能力強(qiáng)在保證吸能能力的前提下，盡可能選擇輕量化材料，以降低車(chē)身重量，提高車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。輕量化吸能材料需要易于加工成各種形狀，以適應(yīng)車(chē)身結(jié)構(gòu)的需求，并且成本要在可控范圍內(nèi)。易于加工與成本可控吸能材料選型標(biāo)準(zhǔn)路徑設(shè)計(jì)合理通過(guò)優(yōu)化碰撞能量傳遞路徑，使碰撞能量能夠沿著預(yù)定的路徑傳遞到車(chē)身的其他部位，減少乘員受到的沖擊。能量吸收與分散在碰撞能量傳遞路徑上設(shè)置多個(gè)吸能構(gòu)件，吸收和分散碰撞能量，降低車(chē)身受到的沖擊力。乘員保護(hù)在乘員周?chē)O(shè)置多重保護(hù)結(jié)構(gòu)，如安全氣囊、安全帶等，以最大程度地減少乘員在碰撞中受到的損傷。碰撞能量傳遞路徑優(yōu)化PART03仿真建模技術(shù)體系01020304根據(jù)客車(chē)實(shí)際材料和結(jié)構(gòu)特性，定義材料模型和力學(xué)屬性，如彈性模量、泊松比等。有限元模型構(gòu)建流程材料和屬性定義設(shè)定合理的邊界條件和載荷，模擬客車(chē)在碰撞中的受力情況。邊界條件和載荷施加模擬客車(chē)各部件之間的連接方式和接觸特性，包括焊接、螺栓連接、鉸接等。連接和接觸設(shè)置包括幾何清理、網(wǎng)格劃分、單元類(lèi)型選擇等，確保模型精度和計(jì)算效率。幾何模型處理碰撞速度設(shè)定根據(jù)碰撞類(lèi)型和客車(chē)行駛速度，設(shè)定合理的碰撞速度范圍。碰撞物體特性設(shè)定根據(jù)碰撞物體類(lèi)型和特性，設(shè)定其材料、質(zhì)量、形狀等參數(shù)，以模擬真實(shí)碰撞情況。碰撞角度和位置確定根據(jù)碰撞類(lèi)型和實(shí)際情況，確定碰撞角度和碰撞位置，以模擬最危險(xiǎn)情況。碰撞類(lèi)型選擇根據(jù)研究目標(biāo)和實(shí)際碰撞情況，選擇合適的碰撞類(lèi)型，如正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾碰撞等。碰撞工況參數(shù)設(shè)定數(shù)據(jù)類(lèi)型和采集頻率設(shè)定根據(jù)研究目的和實(shí)際需要，設(shè)定需要采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型和采集頻率。規(guī)定數(shù)據(jù)記錄格式、保存方式和保存期限，確保數(shù)據(jù)可追溯性和可分析性。數(shù)據(jù)記錄和保存要求根據(jù)客車(chē)結(jié)構(gòu)和碰撞類(lèi)型，選擇關(guān)鍵部件和區(qū)域作為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集點(diǎn)選擇對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以獲取有用的信息和結(jié)論。數(shù)據(jù)處理和分析方法動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)采集規(guī)范PART04碰撞過(guò)程仿真分析有限元模型建立基于車(chē)身結(jié)構(gòu)，建立有限元模型，包括網(wǎng)格劃分、材料屬性賦予等。載荷分布計(jì)算通過(guò)仿真軟件計(jì)算碰撞過(guò)程中車(chē)身各部位的受力情況，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。碰撞條件設(shè)定確定碰撞速度、角度、接觸面等條件，模擬實(shí)際碰撞情況。側(cè)向沖擊載荷分布模擬利用仿真軟件展示車(chē)身在碰撞過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變形過(guò)程。變形過(guò)程展示變形模式分析能量吸收機(jī)制分析車(chē)身各部位的變形模式，如彎曲、扭曲、斷裂等，評(píng)估結(jié)構(gòu)耐撞性。研究車(chē)身在碰撞過(guò)程中的能量吸收和傳遞機(jī)制，為優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)提供理論支持。結(jié)構(gòu)變形模式可視化通過(guò)分析乘員頭部的加速度、應(yīng)力等參數(shù)，評(píng)估乘員頭部在碰撞中的損傷風(fēng)險(xiǎn)。頭部損傷指標(biāo)綜合分析乘員在碰撞過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡、姿態(tài)變化等因素，評(píng)估乘員的生存空間是否得到有效保護(hù)。生存空間評(píng)估通過(guò)分析乘員胸部的變形量、加速度等參數(shù)，評(píng)估乘員胸部在碰撞中的損傷風(fēng)險(xiǎn)。胸部損傷指標(biāo)通過(guò)分析乘員腿部的受力情況、變形量等參數(shù)，評(píng)估乘員腿部在碰撞中的損傷風(fēng)險(xiǎn)。腿部損傷指標(biāo)乘員生存空間評(píng)估指標(biāo)PART05安全性能優(yōu)化策略車(chē)身結(jié)構(gòu)參數(shù)如側(cè)面車(chē)身的剛度、強(qiáng)度、吸能構(gòu)件的尺寸和形狀等，直接影響車(chē)身的耐撞性和乘員損傷程度。關(guān)鍵部件參數(shù)敏感性分析乘員約束系統(tǒng)參數(shù)如座椅的剛度、安全帶預(yù)緊力、安全氣囊的觸發(fā)條件等，對(duì)乘員損傷具有重要影響。碰撞界面參數(shù)如車(chē)身與碰撞物的剛度、接觸面積等，決定了碰撞力的傳遞和分布情況。仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)利用仿真技術(shù)建立高精度的車(chē)輛碰撞模型，進(jìn)行多次碰撞仿真試驗(yàn)，優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)和乘員約束系統(tǒng)參數(shù)。協(xié)同優(yōu)化算法采用多目標(biāo)優(yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群算法等，對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，提高優(yōu)化效率。代理模型技術(shù)利用近似模型技術(shù)，如響應(yīng)面模型、徑向基函數(shù)模型等，建立車(chē)身結(jié)構(gòu)與乘員損傷之間的代理模型，降低優(yōu)化過(guò)程中的計(jì)算成本。多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化方法仿真驗(yàn)證通過(guò)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化方案的有效性，對(duì)比優(yōu)化前后的車(chē)身耐撞性、乘員損傷等指標(biāo)，確保優(yōu)化方案的實(shí)際效果。碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行實(shí)際的車(chē)輛碰撞試驗(yàn)，驗(yàn)證優(yōu)化方案在實(shí)際碰撞中的表現(xiàn)，為進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)。乘員損傷評(píng)估通過(guò)假人試驗(yàn)或志愿者試驗(yàn)，評(píng)估優(yōu)化方案對(duì)乘員損傷的影響，確保優(yōu)化方案的安全性。迭代改進(jìn)效果驗(yàn)證PART06實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與成果轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)能夠模擬客車(chē)側(cè)向防撞的臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)，包括碰撞壁、移動(dòng)壁、傳感器和測(cè)量系統(tǒng)等。側(cè)向碰撞試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)制定詳細(xì)的碰撞試驗(yàn)方案，包括試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、碰撞速度、碰撞角度、數(shù)據(jù)采集方法等。碰撞試驗(yàn)方案制定制定評(píng)估客車(chē)側(cè)向防撞性能的安全標(biāo)準(zhǔn)，如乘員損傷指標(biāo)、車(chē)身結(jié)構(gòu)變形量等。安全性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)架試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)010203仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比將臺(tái)架試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比基于有限元方法建立客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的仿真模型，模擬側(cè)向碰撞過(guò)程。仿真模型的建立根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高側(cè)向防撞性能。仿真