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doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2024.01.014基于25%偏置碰撞的某SUV 仿真分析及改进设计李冠君，田国富（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110870）摘要：本文运用Hypermesh 和Ls-dyna 软件对某SUV 车型进行小偏置碰撞有限元仿真分析，分析整车变形情况以及车身结构评级结果，总结出合理的改进方案，提升车身前端部件吸能能力，减少转向管柱、油门制动踏板等部件对乘员舱的侵入量。
在A 柱及门槛等变形较大的部位添加加强板，提高乘员舱刚度，减小乘员受到的伤害。
车身结构评级由“差”提升为“优秀”，说明改进方案具有一定的效果。
关键词：有限元仿真；小偏置碰撞；结构改进 中图分类号：U463.82文献标识码：A文章编号：1673-6478（2024）01-0062-04Simulation Analysis and Improved Design of an SUV Based on 25% Offset CollisionLI Guanjun, TIAN Guofu(Shenyang University of Technology, Mechanical Engineering College, Shenyang Liaoning 110870, China)Abstract: Through Hypermesh and Ls-dyna software, a small bias collision finite element analysis of an SUV model was simulated, the deformation of the whole vehicle and the results of the body structure rating were analyzed. A reasonable improvement plan to enhance the energy absorption capacity of the front end components of the vehicle and reduce the intrusion of components such as the steering column and accelerator brake pedal into the passenger compartment was designed. Reinforcement plates to areas with significant deformation, such as the A-pillar and door sill, were added to increase the stiffness of the passenger compartment and reduce injuries to passengers. The body structure rating upgraded from "poor" to "excellent", explaining that the improvement plan has a certain effectiveness.Key words: finite element simulation; small offset collisions; structural improvements 0 引言正面小重叠度碰撞事故是正面碰撞事故中致死率最高的[1-2]，其对车辆的安全性能要求更高。
第7卷第2期2024年4月Vol.7 No.2Apr. 2024汽车与新动力AUTOMOBILE AND NEW POWERTRAIN新能源商用车车架性能仿真分析何金泉1，李发兴2，陈亮宇1，黄传海1，周思1（1.柳州坤菱科技有限公司，广西柳州 545000； 2.祥鑫科技股份有限公司，广东广州 511434）摘要：车架作为衔接底盘与车身的桥梁时刻承担车身、附件及货物的重力，同时承受着各种路面激励和发动机激励，因此车架的性能直接影响到汽车的舒适度和驾驶体验。
本文利用Optistruct软件搭建车架有限元模型，对某车架进行仿真分析，并根据仿真结果对车架进行模态分析和刚度分析，从而评估车架性能是否满足要求。
结果表明：所研究车架因发动机激励而产生共振的可能性较小，其刚度性能良好，具有较好的抗变形能力，强度性能也满足材料屈服要求，基本符合设计要求。
经过车辆路试，该车架未发生性能问题，证明了该方法的准确性，可为商用车车架性能的仿真设计提供参考。
关键词：车架；模态分析；刚强度；有限元0 前言车架作为汽车的基础载体，主要是由2根边梁和数根横梁组合而成的梯状刚性结构，汽车的承载和车内外所承受的激励源都作用在车架上，因此车架性能的优劣将直接影响到汽车的品质。
有限元法根据近似分割和能量极致原理，将求解区域离散为有限个单元组合，研究其单元特性并通过变分原理把问题化为线性代数方程组求解［1］。
利用有限元分析方法，在汽车开发前期对车架进行仿真分析，通过对模态、弯扭刚度、强度等性能仿真结果进行评价，确认车架在造车路试前没有基础性能缺陷，为后续设计提供理论支撑。
1 工况设计由于汽车有多种实际路面工况，车架需要承受各种不同的载荷激励。
载荷主要包括弯曲、扭转和弯扭组合等，载荷激励对车架寿命影响较大，因此需要计算求解弯曲、扭转刚度值，以保证设计阶段车架设计的性能要求。
作为汽车承载体，车架需要承载车身及货物的重量，同时在实际使用中还受到各种力及力矩。
机械论文：机械工程论文范文10篇本文是一篇机械工程论文，机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
机械工程是工学研究生教育一级学科，工程研究生教育一个领域。
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机械工程论文范文篇一第一章绪论1.1 微型纯电动汽车的研究背景就在中美两国政府投巨资搞电动汽车项目的同时，中国的微型纯电动汽车却在没有任何政府资助，甚至在各地方限制政策压力下，顽强地发展起来。
微型纯电动汽车发展速度远快于其它类型的电动汽车，已成为一个成长和发展中的产业，这与社会的需求和其自身的特点是密切相关的。
城市的公共交通系统需要微型纯电动汽车。
未来的大都市普遍以快速公共交通系统为主，如公共汽车系统、轨道交通系统等。
从人们的住所到公共汽车站或者是地铁站或者是轻轨车站的短距离出行通常是步行，或是以自行车、两轮或三轮摩托车等作为交通代步工具。
然而，随着生活节奏的加快和人们生活水平的提高，时间观念更加深入人心，使用自行车已经不能满足通勤者时间上的需求，需要寻找一种新型的交通工具。
微型纯电动汽车是最好的选择。
微型纯电动汽车具有无污染、低噪声、小体积、低速度和易驾驶等优点，使得它可以穿梭于城市的各种道路，能够直接到达出租车都不能到达的深居小巷，这更是其它大型交通工具所不能企及的。
微型纯电动汽车的最高时速一般为60km/h，虽然比一般小汽车的速度慢，但比步行或骑自行车要快得多，完全能够满足通勤者上下班时节约时间的要求。
因此纯微型电动汽车作为代步工具是相当合适的。
另外，微型纯电动汽车的低速度也提高了它在居住区行驶时的安全性。
驾驶微型纯电动汽车，比驾驶小汽车简单得多，即使老人或者下肢残疾的人，也能操纵自如。
因此，微型纯电动汽车不仅适合于通勤者的快速交通需要，也能为非通勤者的短距离慢速交通提供方便。
汽车碰撞模拟仿真分析对车辆整体结构刚度的优化策略一、引言车辆碰撞安全一直是汽车设计中至关重要的考虑因素之一。
在汽车行业中，进行碰撞模拟仿真分析成为了一种有效的手段，可以在设计阶段对车辆进行安全性能评估和优化。
本文将探讨使用碰撞模拟仿真分析技术对车辆整体结构刚度进行优化的策略。
二、汽车碰撞模拟仿真分析原理汽车碰撞模拟仿真分析是通过建立数学模型，并利用计算机软件对车辆在各种碰撞情况下的动态响应进行预测和分析。
其中，对车辆整体结构刚度的优化是模拟仿真分析的重要一环。
三、车辆整体结构刚度的意义车辆整体结构刚度是指车身结构在受到碰撞时的抗变形性能，也是保证车辆乘员安全的重要指标之一。
较高的整体结构刚度可以有效降低车身的变形程度，减少乘员的受伤风险。
四、优化策略一：材料选择与加强合理的材料选择和加强可以显著提高车身整体结构的刚度。
通过使用高强度钢材料或复合材料等新型材料，并在关键连接部位进行加固设计，可以提高车身的刚度和耐久性。
五、优化策略二：结构设计与优化车辆整体结构的设计和优化是提高刚度的重要手段。
通过在设计阶段采用适当的结构形式，如选择合适的梁柱形式、增加加强筋等，可以有效提高车辆整体结构的刚度。
六、优化策略三：优化悬挂系统悬挂系统是车辆整体结构的一部分，也对刚度的提高起到重要作用。
通过优化悬挂系统的设计，如增加悬挂支撑件、调整悬挂参数等，可以改善车辆的悬挂刚度，进而提升整体结构的刚度。
七、优化策略四：合理分配车身刚度在设计车辆整体结构的同时，合理分配车身的刚度也是提高整体刚度的关键。
通过在不同区域设置合适的刚度分布，可以减少碰撞能量对车辆的影响，降低乘员受伤的可能性。
八、模拟仿真分析在刚度优化中的应用利用碰撞模拟仿真分析技术，可以在设计阶段对车辆整体结构进行虚拟碰撞测试，验证刚度优化策略的有效性。
此外，通过分析仿真结果，可以得出最佳的刚度优化方案，为车辆的实际制造提供有力的指导。
九、结论汽车碰撞模拟仿真分析对车辆整体结构刚度的优化策略有重要意义。
汽车仿真模型分析报告在进行汽车仿真模型分析报告之前，我们首先需要明确分析的目标和方法，以便能够准确地评估汽车模型的性能和行为。
本报告旨在对汽车仿真模型进行全面的分析和评估。
1. 模型描述和假设在本节中，我们将描述汽车仿真模型的结构和基本假设。
模型的结构描述包括汽车的物理特性、动力系统、操控系统、驱动模型等。
假设部分包括对道路和环境条件的假设，以及对驾驶员行为和决策的假设。
2. 参数估计在本节中，我们将讨论如何估计和确定汽车仿真模型中的参数。
参数估计包括对汽车的质量、惯性矩阵、轮胎和悬挂系统的特性等进行测量和计算。
此外，我们还将讨论参数敏感性分析和不确定性处理技术，以评估参数估计的可靠性。
3. 驾驶行为建模本节将描述对驾驶员行为和决策进行建模的方法。
这包括对驾驶员的感知、预测、路径规划和车辆控制行为进行建模。
我们将介绍常用的驾驶行为模型，如纵向和横向运动模型，并讨论模型的准确性和适用性。
4. 模型验证与验证在本节中，我们将讨论如何验证汽车仿真模型的准确性和可靠性。
验证方法包括与实际测量数据进行比较、与其他模型进行对比和敏感性分析等。
我们还将讨论如何使用验证结果来确定模型的适用范围和局限性。
5. 性能评估与改进本节将评估汽车仿真模型的性能和表现。
性能评估涉及模型的准确性、稳定性、即时性和可扩展性等方面。
我们将讨论如何根据评估结果对模型进行改进和优化，以提高模型的性能和可用性。
6. 结论和展望在本节中，我们将对整个汽车仿真模型分析报告进行总结，并提出未来的研究方向和改进建议。
我们还将讨论目前所遇到的挑战和限制，并展望汽车仿真模型研究的发展方向。
在以上的内容中，我们将对汽车仿真模型进行全面的分析和评估，并提出相应的建议和改进措施。
通过该报告，我们将能够更好地理解和应用汽车仿真模型，提高汽车系统设计和性能评估的效率和准确性。
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2020, 9(3), 357-366Published Online August 2020 in Hans. /journal/moshttps:///10.12677/mos.2020.93036Dynamic Matching Design and ModelSimulation of Pure Electric VehicleWentao Zhang, Li Ye, Zhijun Zhang, Huan Ye, Mengya ZhangSchool of Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Aug. 6th, 2020; accepted: Aug. 20th, 2020; published: Aug. 27th, 2020AbstractBased on the selection of basic vehicle parameters and the determination of performance indica-tors, this paper carries out the design matching of dynamic performance parameters of pure elec-tric vehicles. Then, a pure electric vehicle dynamic simulation model is established by vehicle si-mulation software, and the vehicle dynamic performance index is simulated and analyzed by in-putting relevant parameters. Finally, the rationality of simulation model and parameter matching is verified by real car test. This study can provide theoretical basis for the matching design of var-ious systems in the initial stage of pure electric vehicles, carry out range and performance test evaluation of vehicle performance, and provide reference for the analysis of dynamic performance and economic index of pure electric vehicles.KeywordsPure Electric Vehicle, Parameter Design Matching, Vehicle Power Model, Simulation Analysis纯电动汽车动力性匹配设计与模型仿真张文韬，叶立，张志军，叶欢，张梦伢上海理工大学动力工程学院，上海收稿日期：2020年8月6日；录用日期：2020年8月20日；发布日期：2020年8月27日摘要本文基于对整车基本参数的选取与性能指标的确定，进行了纯电动汽车动力性能参数的设计匹配。
汽车碰撞模拟仿真分析（二）引言概述:汽车碰撞模拟仿真分析是一种以计算机模拟技术为基础的方法，用于评估汽车在碰撞情况下的性能和安全性。
通过模拟碰撞过程，可以分析汽车结构的强度、安全气囊的部署策略以及乘员的安全性能。
本文将从五个方面展开分析，包括设计目标、碰撞模型建立、模拟参数设定、结果分析以及模型优化。
正文:1. 设计目标1.1. 确定碰撞测试类型：前端碰撞、侧面碰撞、翻滚等。
1.2. 确定碰撞模拟的目的：评估车辆结构的强度、研究不同碰撞安全装置的影响等。
1.3. 设计碰撞模拟的评估指标：例如最大应力、变形量以及乘员安全性能指标等。
2. 碰撞模型建立2.1. 基于车辆CAD模型创建初始碰撞模型。
2.2. 给定初始材料属性和约束条件。
2.3. 分解模型为有限元网格。
2.4. 根据实际碰撞情况进行碰撞构件和碰撞障碍的模型建立。
3. 模拟参数设定3.1. 确定碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置等。
3.2. 设置模拟的时间步长和总仿真时间。
3.3. 针对不同部位和组件设置不同的材料参数。
3.4. 设定边界条件和限制条件，如刚性约束和接触模型等。
3.5. 进行预处理，包括网格优化和权重设定等。
4. 结果分析4.1. 对模拟结果进行后处理，包括应力分析、变形分析等。
4.2. 分析模型在不同碰撞条件下的强度和刚度性能。
4.3. 评估车辆碰撞安全装置的效果，如安全气囊等。
4.4. 比较不同模型和参数设置下的结果差异。
5. 模型优化5.1. 根据结果分析的反馈信息，对碰撞模型进行优化设计。
5.2. 调整材料属性、组件结构等以提升碰撞性能。
5.3. 重新进行碰撞仿真，评估优化效果。
5.4. 根据评估结果再次进行优化，循环迭代，直至达到设计目标。
总结:汽车碰撞模拟仿真分析是一种重要的方法，用于评估车辆的碰撞性能和安全性。
本文从设计目标、碰撞模型建立、模拟参数设定、结果分析以及模型优化等五个大点展开了详细的阐述。
通过模拟碰撞过程并对模拟结果进行分析，可以提供汽车设计和安全装置研发的参考依据，以确保汽车在碰撞情况下具备较高的安全性能和乘员保护能力。
整车仿真分析及改型车性能对比作者：李胜江 张梓蔚 王丹丹 田蜀东（一汽轿车，长春）摘要：本文讨论了一汽轿车股份有限公司某MT车型的动力性和经济性。
在CRUISE环境下，建立该车型的整车系统模型，并对模型的关键输入参数进行了探讨和设置。
根据所建立的仿真模型，对其进行了最高车速、最大爬坡度、加速性能、等速油耗的仿真计算及结果分析。
通过与其试验数据作对比，仿真结果令人满意。
并以此模型为基础平台车对改型车性能进行对比分析。
关键词：动力性；经济性；建模仿真主要软件：AVL CRUISEAbstract：This article discusses the performance and fuel consumption of a MT vehicle in Faw Car Co.,Ltd.In the CRUISE environment,we establish the vehicle system model,set and discusse the key parameters of the model. According to the simulation model established,carry out the maximal speed, the climbing performance, acceleration, constant speed fuel consumption and analysis these results. Compare with the test data of this model, simulation results are satisfactory. Use this model as a platform,we established modified vehicle model,and make comparative analysis for their performance.1 前言汽车动力性、经济性是汽车的两个最基本最关键性能，如果汽车的这两个性能不好，将直接影响整车的质量，降低其市场竞争性，更严重者可能有安全隐患或通不过国家法规。
又因为世界范围内的汽车产业激烈竞争，要求进一步降低其研发成本和缩短研发周期，这使得计算机建模与仿真技术广泛应用于汽车研发过程中。
另一方面，在整车开发过程中，动力系统和整车的匹配主导着车辆的性能，而在匹配方案较多或在方案验证阶段时，如果都试制成实车进行试验，不但成本高，带来的长周期也会严重影响新车推出市场的时机，减少销量从而削减公司利润。
这就使得我们必须使用模拟仿真的方法，对新方案进行对比分析，优化设计，使整车动力性、经济性能达到最佳的统一。
用最短的时间，最少的成本量，产出更符合市场需求的商品车。
本公司使用Cruise软件在此方面的功能进行产品开发，收到了较好的效果。
2 CRUISE仿真软件的简述2.1 CRUSIE软件功能和特点CRUISE软件主要是用于仿真研究车辆动力性、燃油经济性、排放性能与制动性能的高级仿真分析软件。
其可以进行发动机、变速箱、轮胎的选型及整车的匹配优化；对燃油消耗和排放、动力性、传动比、制动性能进行计算和优化；还可以用于混合动力、电动汽车的动力系统、传动系统及控制系统的开发和优化；同时可进行传动系的振动特性分析。
软件提供了多种计算模式，可以对整车动态和静态的性能进行模拟分析。
CRUISE软件界面友好，用户容易理解、使用和掌握，数据输入输出方便、并可以直接将试验数据导入计算模型中，结果分析直观，易懂。
CRUISE与发动机性能分析软件（AVL BOOST）、CFD软件等有很好的耦合计算性能，可以进行车辆热管理系统的模拟[。
提供了与Matlab、C、Fortran等通用编程软件的接口，为用户建立自定义模块及控制元件的模型提供了方便，并扩展了软件的应用范围[1-2]。
2.2 CRUSIE软件创建模型流程图2-1 仿真模型创建流程[3]3 基于CRUISE的车辆仿真模型建立3.1某MT车型整车模型在CRUISE车辆建模窗口，建立某MT整车系统模型。
CRUISE提供了一种图像化的环境，只需用鼠标拖动的方法从车辆模型库中拖出相应的元件模块，根据研究的需要添加相应的控制模块，并正确连接数据总线，便很容易的建立整车系统仿真模型。
图3-1 某 MT车型整车模型3.2模型主要模块及关键参数设置上面已经建立整车仿真模型，现在对其主要模块及其参数进行设置。
表3-1为本MT车型仿真模型的关键输入参数。
表3-1 整车及各总成关键输入参数C，轮胎滚动阻力系数f。
表3-1中，阻力设置所需输入参数有迎风面积A，风阻系数D发动机的外特性和万有特性通过台架试验获得，如图3-2和图3-3。
图3-3 发动机外特性图图3-4 发动机万有特性图另外，驾驶室模块是用来实现驾驶员和车辆之间的联系的，该部件只能通过数据总线来连接，一方面要接收车辆的信息(如速度、加速度等)，另一方面要把驾驶员的意图(如加速踏板的位置)传送给其他部件。
该模块中需要定义加速踏板行程与负荷信号的关系、离合器踏板和制动踏板的特性。
4 仿真计算及结果分析根据上面建立的MT车型仿真模型，进行该车型的动力性和经济性模拟计算，并对比试验数据分析仿真结果。
4.1动力性计算通过模拟计算，该车型在节气门全开时0~100km/h的加速时间、最高车速、最大爬坡度、直接档（4档）30~120km/h加速时间与试验数据如表4-1所示，加速性能和爬坡性能如图4-1和图4-2。
表4-1 动力性数据动力性0-100km/h加速时间（s）最高车速（km/h）最大爬坡度（%）直接档30-120km/h加速时间（s）仿真结果 10.77 204.31 46.02 23.62试验值 10.4 205 —— 23.7图4-1 0~100km/h的加速过程图4-2 各档爬坡性能动力性的仿真结果和试验结果的对比，可以看出仿真结果与试验结果相差无几，都在误差范围内，充分证明本模型对动力性的模拟计算颇为精确。
4.2 经济性计算等速油耗计算等速百公里（6档）油耗仿真结果与试验数据如表4-2所示，对比曲线如图4-3所示。
表4-2 等速油耗项目 仿真结果（L/100km） 试验值（L/100km）60km/h 4.33 4.290km/h 5.71 5.8100km/h 6.32 6.3120km/h 7.93 7.5140km/h 9.82 9.4图4-3 等速百公里油耗仿真结果与试验值对比等速油耗的仿真结果和试验结果对比，可以很清晰的得出本模型对该MT车型的经济性模拟计算也基本接近，且都符合国家标准限值[5]。
等速油耗在较高车速时，仿真结果略大于试验值，可能是本模型输入的滑行阻力曲线在较高速时比实际阻力略大造成。
但都在允许误差范围内，进一步证明了该模型对经济性模拟计算的准确性。
5 平台改型车对比分析通过上面仿真结果和试验值的对比，可以看出该MT车型的模型已经基本校核准确，这为我们以此车为平台进行改型、换代打下了坚实的基础。
以此为基础，我们也开始了进一步的开发工作，为区分此车型与后续开发产品，方便后面的论述，下面简称原平台车为A车型，新开发产品为改型车。
为进一步提升产品质量，开拓更多的零部件资源，以更好的控制零部件质量并提高产量，公司在A车型的基础上进行换代，除了部分内饰零件进行了质量改进外，改型车欲搭载了另一款全新开发的发动机。
为了更好的了解整车匹配新发动机后的性能，更快的根据性能需求对各项参数进行修正、改进，我们使用Cruise对其进行了分析。
由于整车造型没有发生很大的变化，尤其是迎风和导流方面基本与原设计保持一致；车轮等仍使用原零件；其新旧车型整车阻力变化不大。
因此，我们使用A车型各项参数进行模拟，只对发动机参数进行了更新，这样可以更清楚的看到新的发动机给改型车带来的性能变化点。
下图是A车型与改型车的发动机图谱：图5-1：A 车型发动机图谱图5-2：改型车发动机图谱从上图比较可以看出，改型车发动机的经济油耗整体向低转速高扭矩偏移，这将对整车油耗造成何种影响，Cruise 计算的结果对比如下表5-1：表5-1： A 车型及改型车仿真结果项目 A 车型 模拟仿真结果运行点 改型车 模拟仿真结果运行点 60km/h 等速油耗 (l/100km) 4.33(6) 1546.88rpm 32Nm 4.40 1546.88rpm 32Nm 90km/h 等速油耗5.71(6)2320.32rpm5.862320.32rpm(l/100km) 51 Nm 51 Nm100km/h 等速油耗 (l/100km) 6.32(6)2578.14 rpm59 Nm6.452578.14 rpm59 Nm120km/h等速油耗(l/100km)7.93(6)3093.76 rpm78 Nm7.873093.76 rpm78 Nm140km/h 等速油耗(l/100km)9.82(6)3609.39 rpm100 Nm10.173609.39 rpm100 Nm 最大爬坡度（%）46.02 46.04最高车速（km/h）204.316158.28 rpm167.28 Nm202．596106.22rpm164Nm 0-100km原地起步加速时间(s)10.77 10.694档30-120km/h加速时间(s)23.62 22.43从结果对比中可以看出，两车整体性能差距不很明显，尤其是动力性。
但在燃油经济性上，等速油耗改型车偏高（对比曲线见下图3）。
探究其原因，将只对两车的等速油耗利用Cruise的结论模块进行分析。
图5-3：A车型及改型车等速油耗对比首先，在Cruise结果中，找到车辆等速行驶在各个速度时发动机的运行工况点。
在results中能够看到各车速下对应的发动机转速。
Cruise计算的结果图表Torque中（见下图4），可以找到各车速对应的扭矩。
图5-4：车速-扭矩图由于两车传动系相同，等速行驶的发动机运行点相同，通过上述方法确定的具体数值参见上表5-1。
对照运行点，在map图中可以看出由于经济区域的整体向低转速高扭矩偏移，对应各点的油耗变化情况，这样就找到了改型车等速油耗较高的原因。
这样，可以对每个目标点进行预算，并分析原因，根据具体要求改进。
从以上分析可以看出，虽然整个发动机的经济区域范围并没有发生很大变化，只是有所偏移，但由于正常行驶过程中运行点更多的分布在A车型的经济区域附近，在对两者进行对比时，改型车的油耗略高。
如需要进行优化，可以根据分析结果进行有针对性的改进。
6 结语本文论述了一汽轿车公司应用Cruise软件对某MT车型动力性和经济性进行模拟分析的方法及结果，并与试验结果进行比对，结果吻合度很高，为以后开发改型车提供了准确的平台模型。
