第1章 汽车碰撞研究概况 1
1.1 汽车碰撞研究的核心 1
1.1.1 吸能机理是核心 1
1.1.2 吸能机理研究现状 4
1.2 汽车碰撞研究的方法 9
1.2.1 经验法 10
1.2.2 试验法 11
1.2.3 数值分析法 12
1.3 汽车碰撞研究的历史进程 14
1.4 本章小结 21
第2章 汽车碰撞分析的CAE方法 22
2.1 真实应力—应变曲线 22
2.1.1 对数应变 22
2.1.2 材料的真实应力—应变曲线 24
2.1.3 真实应力—应变曲线的近似数学表达式 26
2.2 动态显式有限元方程 27
2.2.1 虚功原理与有限元方程 27
2.2.2 显式时间积分及时间步长 30
2.2.3 本构关系 31
2.2.4 应力更新方法 32
2.3 材料模型 33
2.3.1 材料的硬化模型 34
2.3.2 刚体材料模型 35
2.3.3 幂指数塑性材料模型 36
2.3.4 分段线性材料模型 37
2.4 接触处理方法 39
2.4.1 接触搜寻方法 39
2.4.2 桶式分类搜寻方法的典型应用 46
2.4.3 接触力的计算方法 48
2.5 壳单元公式 51
2.5.1 单元理论 51
2.5.2 BELYTSCHKO—LIN—TSAY壳单元 52
2.5.3 改进的Belytschko-Wong-Chiang单元 55
2.5.4 三角形壳单元 57
2.6 砂漏及控制途径 61
2.7 本章小结 62
第3章 汽车碰撞的结构设计方法 63
3.1 汽车正面碰撞法规 64
3.1.1 美国的正面碰撞法规 65
3.1.2 日本的正面碰撞法规 65
3.1.3 欧洲的正面碰撞法规 66
3.1.4 中国的正面碰撞标准 66
3.1.5 新车评估程序 66
3.2 其它碰撞法规 67
3.2.1 侧面碰撞法规 67
3.2.2 追尾碰撞法规 68
3.2.3 动态翻滚试验法规 68
3.2.4 气囊试验法规 68
3.2.5 汽车碰撞相容性和行人保护法规 69
3.3 现行碰撞法规评价指标 70
3.3.1 GB11551-2003《乘用车正面碰撞的乘员保护》 70
3.3.2 美国FMVSS 208 70
3.3.3 欧洲ECE R94 71
3.3.4 欧洲Euro NCAP 71
3.4 车体结构耐撞性评价标准 72
3.5 汽车主吸能件和车体设计要求 75
3.5.1 汽车主吸能件及其在碰撞中的作用 75
3.5.2 汽车车体设计要求 77
3.5.3 汽车车身的特征尺寸 78
3.6 汽车碰撞的结构设计 83
3.6.1 汽车碰撞中的能量分布 83
3.6.2 汽车碰撞的结构设计 87
3.7 本章小节 88
第4章 汽车碰撞的安全性分析 89
4.1 油箱的碰撞安全性 89
4.1.1 油箱的布置方式 89
4.1.2 后撞法规的比较 90
4.2 油箱的碰撞安全性设计 91
4.2.1 MPV乘用车的油箱碰撞安全性设计 91
4.2.2 Mini MPV的油箱碰撞安全性设计 93
4.3 油箱泄漏的判据 97
4.4 MPV的碰撞安全性分析 97
4.4.1 碰撞分析流程和有限元模型 97
4.4.2 正面碰撞分析结果 99
4.4.3 侧面碰撞分析结果 102
4.4.4 后部碰撞分析结果 105
4.5 欧洲某Mini MPV的偏置碰撞分析 106
4.6 本章小节 108
第5章 汽车的翻滚安全性分析 109
5.1 客车安全法规 110
5.2 客车翻滚试验法规介绍 111
5.2.1 FMVSS208翻滚试验 111
5.2.2 FMVSS216车顶抗压试验 112
5.2.3 ECE66车身上部强度试验 113
5.3 客车立柱及车身段耐撞性研究 115
5.3.1 立柱耐撞性分析 116
5.3.2 车身段耐撞性分析 120
5.4 GL6460L轻型客车翻滚模型 123
5.4.1 翻滚模型预处理 125
5.4.2 网格划分及检查 126
5.4.3 单元公式及材料特性 127
5.4.4 边界条件及接触处理 128
5.4.5 计算控制参数 130
5.5 GL6460L轻型客车翻滚仿真及结果分析 131
5.5.1 客车骨架变形分析 131
5.5.2 能量变化分析 133
5.5.3 加速度及接触力分析 134
5.6 本章小结 136
第6章 螺纹剪切式汽车碰撞吸能原理 137
6.1 螺纹剪切式汽车碰撞吸能原理的技术特征 137
6.1.1 总体技术特征 137
6.1.2 细节特征 137
6.2 螺纹剪切吸能机理 138
6.3 基于螺纹剪切吸能机理的典型吸能系统 138
6.3.1 典型吸能系统的结构 138
6.3.2 典型吸能系统的工作过程 141
6.3.3 典型吸能系统与车身的连接方法 141
6.3.4 三点支撑技术 141
6.3.5 吸能能力的自适应控制 142
6.4 螺纹剪切过程的力学分析 142
6.5 典型结构吸能特性的有限元分析 145
6.5.1 CAD模型 145
6.5.2 有限元模型 147
6.5.3 有限元结果分析 148
6.6 典型吸能结构螺纹参数的确定 149
6.6.1 单线螺纹参数确定的仿真试验 149
6.6.2 单线螺纹参数的选择举例 154
6.6.3 多线螺纹仿真试验 155
6.7 在汽车正面碰撞中的应用 157
6.7.1 碰撞速度为50km/h时的应用 157
6.7.2 碰撞速度为56km/h的应用 159
6.7.3 在微型车改进中的应用 160
6.8 在碰撞相容性研究中的应用 162
6.8.1 车—车碰撞相容性 162
6.8.2 汽车—护栏碰撞相容性 163
6.9 本章小结 164
第7章 螺纹剪切吸能系统的自适应控制技术 166
7.1 自适应控制系统设计基础 166
7.1.1 电子控制系统的研发与螺纹剪切吸能系统 166
7.1.2 汽车电子控制系统及相关理论 168
7.1.3 电子控制芯片的发展及主要结构形式 169
7.1.4 相关电子产品的介绍 171
7.2 总体方案设计及论证 172
7.2.1 拟采取的设计方案及论证与对比 172
7.2.2 最终确定的方案 182
7.3 选定方案的理论分析及各元件参数的确定 183
7.3.1 系统控制原理及设计思路 183
7.3.2 与控制系统设计有关的相关计算 184
7.3.3 系统硬件设计 185
7.3.4 系统软件设计 187
7.4 系统的调试仿真 195
7.4.1 相关软件介绍 195
7.4.2 系统电路电气连接软件检测（Protel） 196
7.4.3 系统程序编译与调试（Keil） 197
7.4.4 系统电路与程序联调仿真（Proteus和Keil） 200
7.4.5 控制装置的硬件模拟 202
7.5 本章小结 204
附录A AT89S51结构引脚介绍 205
附录B 智能吸能装置控制系统程序 209
参考文献 215