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X型自卸车型侧翻分析报告张敏北汽福田汽车股份有限公司长沙汽车厂技术中心CAE分析室长沙410129近年来，自卸车的侧翻己经成为一个重要的安全问题，据统计，自卸车侧翻事故己成为仅次于汽车正面碰撞的严重车辆事故，侧翻稳定性研究引起了人们的重视。
而自卸车由于自身结构因素决定了其整车的质心高度较一般载货车要高，其失稳的危险性也较一般载货车要高。
自卸车特殊的、危害最大的失效形式是卸载时作业失稳自卸汽车按货厢倾卸方向分为后倾卸式和三面倾卸式两种。
倾卸机构是自卸汽车的关键装置，它直接关系到自卸汽车的使用性能及整体布置。
倾卸机构要有很好的动力性，卸料过程平衡、协调，满足结构紧凑、安全可靠的要求由于自卸汽车通常采用的是车架和车厢相分离的结构以及开式车厢，致使自卸汽车车厢在卸货时的刚度较弱，再加上运载货物的物理和化学性质、气候、道路、工作场地的影响，有时在卸载时会出现侧翻现象，发生严重的事故。
根据事故的分析统计，影响汽车侧翻的因素很多，也很复杂。
其中导致事故发生的两个关键因素有：(1)驾驶员对汽车的操纵或者货物装载不良。
(2)道路条件不良。
（3）车辆设计问题。
（4）高速转向因此，自卸汽车的倾翻稳定性是自卸汽车设计及使用过程中的重要研究热点问题。
有必要对侧翻的情况进行分析，计算和试验，以提高自卸车抗侧翻的能力但是，由于自卸车的应用领域限制了其设计研究的范围和规模。
而传统设计大都采用类比法或经验取值法，也限制了产品性能的进一步提高，往往自卸车的作业稳定性试验并不够，己不能适应社会高速发展和对产品安全高性能的要求。
下面就将某自卸车型作为研究对象进行分析，利用CAD，CAE等手段。
1、 某整车参数。
表1 某车型参数2、 静止状态整车为刚性时的侧翻计算2.1 理论分析在不考虑悬架及轮胎弹性变形的情况下，即将整车视为“刚性汽车”的模型。
假设重型汽车在侧翻时尚未发生侧滑，当发生侧翻时其中一个轮胎不受力，轮胎与地面的相对距离迅速增加。
《基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真研究》篇一一、引言机车车体结构是机车运行的核心组成部分，其设计直接关系到机车整体的安全、稳定性和耐久性。
近年来，随着列车运行速度的不断提高，机车车体结构的强度和寿命问题显得尤为关键。
为此，我们利用多体动力学和有限元法，对机车车体结构进行了疲劳仿真研究，旨在提高其结构设计的准确性和可靠性。
二、多体动力学在机车车体结构仿真中的应用多体动力学是一种研究复杂机械系统运动规律的方法，它能够有效地模拟和分析机车车体在运行过程中的动态行为。
在机车车体结构仿真中，我们利用多体动力学模型，对车体的运动状态进行精确描述，包括车体的振动、变形等。
这些数据对于后续的有限元分析具有重要的指导意义。
三、有限元法在机车车体结构疲劳分析中的应用有限元法是一种常用的工程分析方法，它通过将连续的物体离散成有限个单元，对每个单元进行分析，从而得到整个物体的性能。
在机车车体结构疲劳分析中，我们利用有限元法对车体进行精细化建模，通过施加实际运行中的载荷和边界条件，分析车体的应力分布和疲劳损伤情况。
四、机车车体结构疲劳仿真研究方法在我们的研究中，首先利用多体动力学模型得到机车车体的运动状态数据。
然后，将这些数据作为有限元分析的输入，对车体进行精细化建模。
在模型中，我们考虑了车体的材料属性、几何形状、连接方式等因素。
接着，我们施加实际运行中的载荷和边界条件，对车体进行应力分析。
最后，根据应力分析结果，利用疲劳分析理论，预测车体的疲劳寿命和损伤情况。
五、研究结果与分析通过我们的仿真研究，得到了机车车体在实际运行过程中的应力分布和疲劳损伤情况。
我们发现，车体在某些部位存在较高的应力集中现象，这些部位在长期运行过程中容易发生疲劳损伤。
此外，我们还发现，通过优化车体的结构设计，可以有效地降低这些部位的应力集中现象，提高车体的疲劳寿命。
六、结论本研究利用多体动力学和有限元法，对机车车体结构进行了疲劳仿真研究。
基于仿真分析的微型客车侧翻事故研究刘艳丰(辽宁职业学院,辽宁铁岭112099)摘㊀要:为了减少微型客车侧翻事故的发生,应用仿真分析软件ADAMS 建立微型客车基本模型,对地面附着系数㊁车辆前进速度㊁重心离地高度和方向盘转角速度4个因素开展汽车侧翻安全性研究㊂结果表明:在影响侧翻的4个主要因素中,地面附着系数的影响最大,车辆前进速度的影响其次,第三为重心离地高度,方向盘转角速度影响最小㊂利用仿真分析技术对微型客车侧翻进行研究,能反映车辆的动态特性,对微型客车侧翻进行事故预测,以减少交通事故的发生,对提高我国汽车产品的被动安全性具有重要意义㊂关键词:仿真分析;微型客车;侧翻中图分类号:U461.6㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.02.011Research on Mini Bus Rollover Accidents Based on Simulation AnalysisLIU Yanfeng(Liaoning Vocational College,Tieling 112099,China)Abstract :In order to reduce the occurrence of rollover accidents of microbuses,the simulation analysis software ADAMS was used to establish the basic model of microbuses,and the safety of automobile rollovers was studied on four factors:ground adhesion coefficient,vehicle forward speed,center of gravity height above the ground and steering wheel angle speed.The results show that among the four main factors affecting rollover,the ground adhesion coefficient has the grea-test influence,followed by the forward speed of the vehicle,the third is the height of the center of gravity above the ground,and the angle speed of the steering wheel has the least impact.The use of simulation analysis technology to study the rollover of microbuses can reflect the dynamic characteristics of the vehicle,and predict the accidents of the rollover of microbuses,so as to reduce the occurrence of traffic accidents,which is of great significance for improving the passive safety of automobile products in China.Keywords :simulation analysis;minibus;rollover作者简介:刘艳丰(1978 ),男,辽宁铁岭人,本科,副教授,研究方向为车辆工程㊂0㊀引言据我国交通事故统计数据表明,汽车侧翻引起的交通事故比例低于正面碰撞㊁侧面碰撞,但微型客车侧翻事故容易造成群死群伤,其死亡率㊁致伤率较高[1-2]㊂本研究针对目前我国微型客车侧翻事故多发,易造成群死群伤的现象,利用ADAMS 软件仿真分析技术对微型客车侧翻进行研究,给出侧翻的评价指标,探讨影响侧翻的主次因素㊂研究结果对微型客车侧翻事故预测㊁设计改进和减少交通事故的发生具有重要的意义㊂1㊀多刚体动力学软件ADAMS多体系统动力学分析软件(ADAMS)可通过仿真预测机械系统的性能㊁运动范围㊁碰撞检测㊁峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等[2]㊂ADAMS 具有丰富的建模功能和强大的动力学解算能力,由此可以建立规模庞大㊁机构复杂和系统级的仿真模型,以便对汽车进行整车动力学性能的仿真分析㊂按照建模-调整参数-仿真计算-数据后处理的思路,利用该软件进行多参数对车辆侧翻发生倾向影响的研究,通过建模和仿真使结果变得可视化㊂2㊀结果与分析2.1㊀ADAMS 仿真分析采用某款微型客车为研究对象,其前悬架为双横臂式前独立悬架,后悬架为非独立单纵摆臂式悬架,利用ADAMS 软件建立模型车,主要参数设定如表1所示㊂表1㊀仿真模型基本参数参数数值最大质量/kg 1330整车质量/kg 900轴距/mm 2335前/后轮距/mm 1360/1355轮宽/mm235续表1㊀参数数值车轮半径/mm 309质心高度/mm 700最小转弯半径/mm 4900最高车速/(km㊃h -1)160转动惯量(x)/(kg㊃mm -2)0.36ˑ109转动惯量(y)/(kg㊃mm -2) 2.6ˑ109转动惯量(z)/(kg㊃mm -2)2.6ˑ109转向传动比20.0㊀㊀2.2㊀单因素仿真试验分析选取地面附着系数f ㊁车辆前进速度v ㊁重心离地高度h ㊁方向盘转角速度ω为影响车辆侧翻的主要因素[3]㊂在保持其它3个参数不变情况下,修改其中的某一个参数㊂考查发生翻车的单因素影响,评价微型客车侧翻的指标,采用横向载荷转移率LTR(Lateral -load Transfer Rate)的最大值,即:LTR-max =MAX [(FL -FR )/(FL +FR )],式中FL 为左侧轮胎支撑反力合力,FR 为右侧轮胎支撑反力合力[4-5]㊂图1为地面附着系数对侧翻性能的影响,仿真时车辆前进速度为100km /h,方向盘转角速度为360ʎ/s,重心离地高度为600mm㊂由图1可知,附着系数小于0.6时,LTR max 增加缓慢;当附着系数大于0.6时,LTR max 增速加快㊂总体来看,随着附着系数的增加,微型客车发生侧翻事故的风险增大,侧滑减少,即使当附着系数增加到1,侧翻也不会发生㊂图1㊀地面附着系数对侧翻性能影响图2为车辆前进速度对侧翻性能的影响㊂仿真时地面附着系数为0.7,方向盘转角速度为360ʎ/s,重心离地高度为600mm㊂由图2可知,随着附着前进速度的增加微型客车发生侧翻事故的可能性增大㊂当速度增加到220km /h 时,LTRmax 为1.0,侧翻发生㊂图2㊀车辆前进速度对侧翻性能影响图3为方向盘转角速度对侧翻性能的影响,仿真时车辆前进速度为100km /h,重心离地高度为600mm,地面附着系数为0.7㊂由图3可知,随着方向盘转角速度的增加,微型客车发生侧翻事故的可能性增大,侧滑减少㊂当方向盘转角速度在模型稳定界限内,侧翻没有发生㊂图3㊀方向盘转角速度对侧翻性能影响图4为重心离地高度对侧翻性能的影响,仿真时车辆前进速度为100km /h,方向盘转角速度为360ʎ/s,地面附着系数为0.7㊂由图4可知,随着重心离地高度的增加,微型客车发生侧翻事故的可能性增大㊂由此可见,车辆的重心高度对车辆侧翻发生的风险有较大影响㊂经以上仿真计算,发现建立模型能够成功实现前进㊁转向并能够测定相应数据,且模型不易侧翻㊂图4㊀重心离地高度对侧翻性能影响这说明在普通混凝土路面上,如果没有外力作用,单车侧翻很难发生㊂利用ADAMS /VIEW 模块的数据输出功能,可以得到侧翻指标LTR ma x ,如图5所示㊂仿真时车辆前进速度160km /h,地面附着系数为0.9,方向盘转角速度为900ʎ/s,重心离地高度为800mm㊂4个车轮的垂向载荷,如图6所示㊂从图6中可以看出,在第20s 时,方向盘开始作用,3s 之后,前轮内侧和后轮内侧没有垂向力,侧翻已经发生㊂图5㊀侧翻时LTR max系数随时间变化曲线图6㊀侧翻时轮胎支撑反力 时间变化曲线㊀㊀上述分析与实际事故统计非常吻合㊂据NHT-SA统计,超过95%的侧翻事故是 绊倒侧翻 ,即因为车轮受到来自路沿㊁路边软土等大侧向力,车辆被绊倒后发生侧翻,只有5%是在路面上,因为避撞等应急转向而造成侧翻[6]㊂因此,通过仿真试验的方法可以很好地复现事故形态,对风险分析和风险识别提供了有力支持,同时也为事故预防提供了重要的导向[7]㊂为了避免侧翻风险,很重要的一点就是保持车辆始终在正常路面上行驶,尤其是在雨雪天气,加装电子稳定控制系统(ESC)将在车辆容易侧向滑离路面的时候发挥重要作用[8]㊂2.3㊀正交试验及仿真结果分析正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的一种设计方法,它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了 均匀分散,齐整可比 的特点,是一种高效率㊁快速㊁经济的试验设计方法[9-10]㊂具体特点为:1)完成试验要求所需的试验次数少;2)数据点的分布很均匀;3)可用相应的极差分析方法㊁方差分析方法㊁回归分析方法等对试验结果进行分析,引出许多有价值的结论㊂正交试验常用的术语有试验指标(指作为试验研究过程的因变量),如本研究中的LTR max;因素(指作试验研究过程的自变量),如本研究的车辆前进速度㊁方向盘转角速度㊁地面附着系数和重心离地高度;水平(指试验中因素所处的具体状态或情况,又称为等级),如本研究中的车辆前进速度分别为40,80,120km/h㊂使用正交设计方法进行试验方案的设计,就必须用到正交表㊂本研究采用L9(34)正交表安排试验,其中L表示正交表的代号,9为试验次数,3是每列的水平数,4为因素㊂本研究的因素水平如表2所示,各因素的3个水平都取在合理区间,并覆盖较大的区间范围㊂试验结果如表3所示,通过正交试验结果进行级差分析可知,在影响侧翻的4个主要因素中,地面附着系数的影响最大,车辆前进速度的影响其次,第3为重心离地高度,影响最小的为方向盘转角速度㊂经分析可知,只有在车速较高的情况下侧翻才可能发生,控制车速是预防发生侧翻最直接的办法㊂另外,如果地面附着系数小,下雨天直行也不易发生侧翻事故,但在转弯时容易发生侧滑,碰到障碍物也可能会引起绊倒侧翻[11-12]㊂表2㊀因素水平表水平因素重心离地高度/mm车辆前进速度/(km㊃h-1)方向盘转角速度/[(ʎ)㊃s-1]地面附着系数1300401800.3 2600803600.5 310001205400.9㊀㊀注释:地面附着系数=0.3为下雨开始时;地面附着系数=0.5为潮湿水泥路面;地面附着系数=0.9为干燥水泥路面㊂表3㊀正交试验结果分析试验号A B C D重心离地高度/mm车辆前进速度/(km㊃h-1)方向盘转角速度/[(ʎ)㊃s-1]地面附着系数Y iLTR max11(300)1(40)1(180)1(0.3)0.59 21(300)2(80)2(360)2(0.5)0.66 31(300)3(120)3(540)3(0.9)0.92 42(600)1(40)2(360)3(0.9)0.83 52(600)2(80)3(540)1(0.3)0.61 62(600)3(120)1(180)2(0.5)0.68 73(1000)1(40)3(540)2(0.5)0.76续表3试验号A B C D重心离地高度/mm车辆前进速度/(km㊃h-1)方向盘转角速度/[(ʎ)㊃s-1]地面附着系数Y iLTR max83(1000)2(80)1(180)3(0.9)0.89 93(1000)3(120)2(360)1(0.3)0.60 y j1 2.16 2.19 2.17 1.81y j2 2.10 2.16 2.13 2.11y j3 2.30 2.42 2.26 2.64y j10.720.730.720.60y j20.700.720.710.70y j30.770.810.750.88R j0.070.090.040.28主次因素DBAC最优组合D3B3A3C33㊀结论利用ADAMS/VIEW模块建立了国内某款微型客车整车多刚体模型,并对所建立的整车模型进行侧翻试验的仿真研究㊂仿真结果表明,该多刚体模型能反映车辆的动态特性,可对微型客车侧翻进行事故预测㊂利用ADAMS/VIEW模块进行单因素仿真试验,结果分析可知,微型客车急转侧翻时的临界速度和路面附着系数高于现实情况,即微型客车由于紧急避让而产生的急转侧翻几率较小,这与实际的侧翻事故统计吻合,即急转侧翻占侧翻事故的5%㊂利用ADAMS/VIEW模块进行正交仿真试验,对结果进行级差分析可知,在影响侧翻的4个主要因素中,地面附着系数的影响最大,车辆前进速度的影响其次,第三为重心离地高度,影响最小的为方向盘转角速度㊂参考文献:[1]㊀陈琳.车辆滚翻事故再现轨迹模型及仿真的研究[D].长春:吉林大学,2006.[2]㊀陈立平.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京:清华大学出版社,2005.[3]㊀何锋,杨宁,郑秉康.影响载重汽车倾翻的主要汽车因素分析[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2001,(4):92-96.[4]㊀钟志华.汽车碰撞安全技术[M].北京:机械工业出版社,2003.[5]㊀王万中.试验的设计与分析[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]㊀李志刚,沈明,邹猛,等.基于多体动力学的微型客车急转弯侧翻倾向性仿真[J].清华大学学报(自然科学版),2010,50(8):1286-1289.[7]㊀余志声.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2018.[8]㊀杜吉祥.汽车碰撞事故的计算机模拟再现技术的研究[D].合肥:合肥工业大学,2002.[9]㊀胡远志,李一兵,张伟.交通事故再现中汽车轨迹的建模验模[J].计算机仿真,2003,20(10):96-98+137.[10]张健.基于OpenGL的交通事故汽车运动三维仿真研究[D].长春:吉林大学,2005.[11]邰永刚.大客车翻滚碰撞性能研究及改进设计[D].北京:中国农业大学,2005.[12]薛量,姜正旭,林忠钦.汽车碰撞仿真中的连接失效模拟[J].机械科学与技术,2000,19(2):304-306+309.(02)。
汽车碰撞模拟仿真分析对车辆侧翻安全性能的评估随着汽车工业的发展，人们对车辆的安全性能要求越来越高。
车辆侧翻作为一种重要的事故形式，严重威胁乘车人员的生命安全。
因此，评估车辆的侧翻安全性能变得尤为重要。
近年来，汽车碰撞模拟仿真分析技术的发展为对车辆侧翻安全性能进行全面评估提供了有力的工具。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真分析在车辆侧翻安全性能评估中的应用，并提出优化方向。
一、汽车碰撞模拟仿真分析理论基础汽车碰撞模拟仿真分析是利用计算机软件，在虚拟环境下对车辆在碰撞事件中的动态响应进行模拟和分析的一种方法。
它基于力学理论、数值计算方法和计算机技术，通过建立车辆模型、设定碰撞条件和计算参数，模拟车辆在特定条件下的碰撞过程，并得到车辆的动力学响应、变形情况以及受力情况等信息。
二、汽车碰撞模拟仿真分析对车辆侧翻安全性能评估的应用1. 车辆侧翻模拟在评估车辆侧翻安全性能时，首先需要进行车辆侧翻模拟，即对车辆在不同理想或实际工况下的侧翻过程进行模拟。
模拟时需要考虑车辆的动力学特性、结构特点以及路面条件等因素，以便更真实地反映车辆在不同情况下的侧翻倾向。
2. 侧翻稳定性分析侧翻稳定性分析是评估车辆侧翻安全性能的关键环节。
通过模拟仿真分析，可以获取车辆在侧翻过程中的动力学响应参数，如侧倾角、侧倾速度等，进而评估车辆的侧翻稳定性。
通过对不同结构参数、操纵参数以及碰撞条件进行变化分析，可以找到提高车辆侧翻稳定性的措施。
3. 结构优化设计针对车辆侧翻安全性能的评估结果，通过模拟仿真分析可以发现车辆结构的潜在问题，并提出相应的结构优化设计方案。
例如，通过增加车辆底盘的刚度或者安装防滚装置，可以提高车辆的侧翻稳定性和承受侧向力的能力。
4. 安全性能评估根据模拟仿真分析的结果，可以对车辆的侧翻安全性能进行评估。
可以将车辆在不同条件下的仿真结果与相关安全标准进行比较，评估车辆是否满足安全性能指标。
对于未达标的车辆，可以通过修改设计或改进结构来提高安全性能。
作者： 贾会星 江雪峰
作者机构： 滁州职业技术学院,安徽滁州239000
出版物刊名： 滁州职业技术学院学报
页码： 56-59页
年卷期： 2011年 第1期
主题词： 汽车侧翻 稳定性 仿真
摘要：本文主要对汽车在斜坡纵向行驶和转向行驶时的侧翻稳定性进行了研究,建立了汽车在斜坡行驶和转向行驶时的侧翻模型,并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件进行了仿真分析,其结论可为汽车在设计阶段通过改进汽车的结构提高汽车抗侧翻性能,在驾驶汽车过程中通过合理的驾驶操作提高汽车行驶稳定性提供了理论依据。
客 车 技 术 与 研 究第3期 BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.3 2018作者简介:胡付超(1986 ),男,硕士;工程师;主要从事客车CAE 仿真分析研究工作㊂纯电动客车侧翻仿真分析及改进胡付超,张兴军,李金磊,徐庆亮(山东沂星电动汽车有限公司,山东临沂 276000)摘 要:建立某12m 纯电动客车骨架及其附件的有限元模型和多体动力学模型,并进行侧翻仿真分析;根据仿真结果提出改进措施,并再次进行仿真分析㊂此方法可降低研发成本㊂关键词:纯电动客车;侧翻;仿真分析;改进中图分类号:U469.72;U467.1+4 文献标志码:A 文章编号:1006-3331(2018)03-0009-03Simulation Analysis and Improvement of a Pure Electric Bus RolloverHu Fuchao,Zhang Xingjun,Li Jinlei,Xu Qingliang(Shandong Yixing Electric Vehicle Co.,Ltd,Linyi 276000,China)Abstract :The finite element model of framework and its accessories of an 12m pure electric bus is estab⁃lished,and the multi-body dynamics model is also established.The rollover simulation is carried out.Ac⁃cording to the simulation results,the improvement measures are put forward,and the simulation analysis is carried out once more.This method can reduce the development cost.Key words :pure electric bus;rollover;simulation analysis;improvement 据统计,我国电动汽车销售总量已经突破100万辆,其中电动客车占25.3%㊂一些主机厂为了提高市场竞争能力,根据纯电动客车质心高度相对传统客车偏低的特点,降低了车身上部结构的设计标准,以达到减小整备质量的目的,因此,需要对客车上部结构强度进行重新评估㊂为了避免因反复试验而消耗大量研发费用,CAE 仿真技术手段的使用扮演了重要角色[1]㊂1 原车仿真分析1.1 模型的建立本车是典型的全承载式纯电动客车,载有10个电池箱,分布在底架中段和后悬位置;整车采用薄壁矩形管型材,通过焊接构成全承载式骨架结构㊂整车骨架均采用壳单元进行离散,单元密度根据碰撞参与程度进行适当放缩㊂金属材料均使用MAT_PIECE⁃WISE_LINEAR_PLASTIC 单元定义,该单元类型参数自带失效形式,无需进行单独失效定义㊂从众多试验中得知,客车侧翻不足以使车身骨架焊点失效,因此在模型中未考虑焊点失效问题㊂车身骨架各总成的焊接位置均使用共节点的方法进行模拟,部分焊接区域采用无质量的spotweld 单元或节点耦合进行模拟[2]㊂电池箱㊁空调㊁电机㊁车桥㊁悬架等配重均使用等质心坐标的刚性体单元进行模拟[3],确保有限元模型质心与实车质心一致㊂整车单元数量1515767个,焊点12358个,材料规格14种,如图1所示㊂图1 原车有限元模型1.2 边界条件参数获取由于计算资源的限制,需调整模型角度,从触地时刻开始求解㊂为了更准确地获取客车侧翻触地时刻的初始参数,根据相关标准文献[4]再建立多体动力学模型,整车骨架及其配重的质量和质心坐标均与有限元模型保持一致,如图2所示㊂通过虚拟样机的侧翻模拟,获取整车侧翻触地前的姿态角兹=15.46°,角9加速度a =3.51rad /s 2,角速度w =1.982rad /s㊂图2 多体动力学模型1.3 仿真分析结果碰撞过程中能量的变化以及质量的增加情况是评价模型质量的重要指标㊂由于在侧翻碰撞过程中质心高度的下降引起势能的变化,因此内能和总能量出现明显增加的现象,滑移能和沙漏能占比小于2%,如图3所示㊂由于部分结构特征需要,导致少量单元边长较小,为了适应最小时间步长,会产生非物理质量的缩放,此模型的非物理质量增加了10.95kg,相对整个客车模型质量比重较小,对整体碰撞过程影响较小,因此模型是有效的[5-10]㊂图3 能量变化曲线图 图4是侧翻碰撞过程中侧围立柱与生存空间最小距离的变化曲线,负值表示立柱已经侵入法定生存空间,前乘客门处1号立柱侵入空间距离最大为28.377mm,不能满足相关法规要求,需要重新优化㊂图4 侧围立柱与生存空间最小距离曲线图整个侧翻碰撞过程中,底盘部分几乎没有发生变形,侧围立柱与底架的连接位置出现明显折点,侧围截面呈折线形弯曲变形,因此,侧围立柱没能有效地吸收碰撞能量,造成生存空间被侵入的情况,从侧围的变形特点判断此现象是由立柱截断式错位连接方式造成的,如图5所示㊂图5 侧围变形及局部放大图2 结构改进及分析2.1 结构改进从以上分析结果来看,引起侧围变形较大的主要原因是侧围立柱与底架连接位置沿用了传统燃油客车的结构特点㊂而传统燃油客车侧围舱门使用了低成本的六杆连杆铰链机构,为了确保在舱门开启过程中不与侧围板发生干涉,牺牲了贯通性侧围立柱结构的设计,而采用了错位截断式连接方式,通过增加立柱和腰梁的型材规格和壁厚来弥补其刚度要求㊂但在进行纯电动客车设计时,为了最大化的轻量化设计,降低了侧围立柱型材规格和壁厚,因此直接影响了侧围刚度和强度,需要对电动客车的侧围立柱结构进行重新设计,避免局部折弯㊂因此,改进舱门的开启方式是解决侧围立柱贯通性连接的直接方法,如图6所示,将侧舱门由六连杆翻转式舱门改为平开式舱门,使侧围立柱得以贯通㊂(a)铰链式舱门立柱形式 (b)平开式舱门立柱形式图6 不同舱门开启方式的立柱结构形式01客 车 技 术 与 研 究 2018年6月2.2 改进后的仿真分析结果通过改变侧舱门的开启方式,将侧围立柱设计成贯通式立柱,再次进行建模仿真,在原有试验条件不变的情况下,改进前后侧围立柱吸收能量的对比曲线如图7所示㊂从图7中可以看出,在相同的立柱型材规格中,不同结构形式在侧翻碰撞中发挥的吸能作用相差较大,贯通式立柱结构形式的吸能效果明显,并且具有明显的回弹过程㊂图7 侧围立柱吸能变化图改进前后侧围立柱与生存空间最小距离的变化曲线如图8所示,改进后的车身骨架在侧翻碰撞中的安全性能得到较大的改善,最大变形量减小近30%㊂图8 改进前后立柱与生存空间最小距离变化图3 结束语在新能源客车车身骨架的设计过程中,借鉴传统客车结构的同时,不能单纯通过降低型材规格的方法来实现其轻量化,应该综合考虑其结构刚㊁强度的过度情况,刚度或强度的突变程度越大,对整体结构性能造成的破坏性也就越大,在设计过程中应给予充分考虑㊂参考文献:[1]张苗莉.面向改进侧翻性的某大客车结构优化研究[D].长春:吉林大学,2017.[2]阮诚心.基于侧翻碰撞安全性的客车车身改进设计及乘员损伤研究[D].长沙:湖南大学,2012.[3]林志立.客车有限元模型对侧翻仿真结果的影响[D].柳州:广西科技大学,2012.[4]全国汽车标准化技术委员会.客车上部结构强度要求及试验方法:第4部分技术要求及试验方法:GB 17578-2013[S].北京:中国标准出版社,2013:11.[5]梁卓,吴磊.客车侧翻仿真全程计算方法的研究[J].广西科技大学学报,2017,28(2):74-78.[6]徐晓芳,韩健,路斌.客车上部结构强度分析及试验[J].客车技术与研究,2017,39(1):51-53.[7]覃祯员.客车侧翻试验上部结构强度分析及改进措施[J].机械研究与应用,2015,28(4):135-138.[8]郗欢欢.全承载大客车车身结构强度与侧翻碰撞性能分析[D].青岛:青岛理工大学,2012.[9]邵毅明,司红建,查官飞.大客车侧翻安全性仿真分析[J].重庆理工大学学报,2013,27(2):6-12.[10]宋毅.主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善分析[J].公路与汽运,2006(1):1-4.修改稿日期:2018-02-2511 第3期 胡付超,张兴军,李金磊,等:纯电动客车侧翻仿真分析及改进。
汽车碰撞模拟仿真中车辆侧翻的动力学分析近年来，随着汽车安全性的不断提升，对于汽车碰撞的仿真模拟也变得越来越重要。
其中，汽车侧翻事故在道路交通事故中占据一定的比例，因此对车辆侧翻动力学的深入研究和分析具有重要意义。
本文将通过汽车碰撞模拟仿真，深入探讨车辆侧翻的动力学分析。
1. 车辆侧翻的影响因素分析在进行车辆侧翻动力学分析之前，首先需要了解影响车辆侧翻的各种因素。
主要包括以下几个方面：1.1 汽车动力学性能：汽车的重心高度、车辆质量分布、悬挂系统、转向灵敏度等直接影响车辆的侧翻稳定性。
例如，高重心、重量分布不均匀的车辆更容易侧翻。
1.2 车辆速度和行驶轨迹：车辆速度和行驶轨迹对车辆侧翻具有重要影响。
高速行驶时，车辆的侧翻风险更高。
1.3 外部环境因素：包括道路状况、车辆所受侧风及其他外力的作用等。
不同的道路状况和侧风风速会对车辆侧翻产生不同的影响。
2. 汽车碰撞模拟仿真技术汽车碰撞模拟仿真技术是一种通过计算机模拟和分析车辆在碰撞过程中的动力学行为和变形情况的方法。
通过建立数学模型、运用数值计算方法，可以在实验室环境下模拟真实的碰撞事故，帮助工程师评估汽车的安全性能。
此外，仿真还可以根据不同的碰撞角度、碰撞速度和碰撞对象对车辆侧翻的影响进行分析。
3. 车辆侧翻的动力学分析通过汽车碰撞模拟仿真，可以获得车辆在不同碰撞条件下的动力学响应数据。
根据这些数据，可以进行车辆侧翻的动力学分析。
3.1 车辆滚转角度分析：通过模拟碰撞后车辆的滚动角度变化，可以评估车辆侧翻的风险。
如果滚动角度较大，说明车辆在碰撞过程中有可能侧翻。
3.2 车辆转向角分析：车辆在侧翻过程中，转向角度的变化也十分重要。
模拟分析车辆在侧翻过程中转向角的变化情况，可以有效评估车辆侧翻的风险。
3.3 车辆重心高度分析：车辆重心的高度对侧翻稳定性有着直接的影响。
通过计算模拟，可以确定不同重心高度对车辆侧翻风险的影响程度。
4. 车辆侧翻风险评估根据上述动力学分析结果，可以对车辆的侧翻风险进行评估，具体包括以下几个方面：4.1 确定车辆侧翻的潜在风险：根据模拟结果，确定车辆在不同碰撞条件下的侧翻潜在风险。
10.16638/ki.1671-7988.2018.21.031基于Trucksim的载重汽车弯道侧翻仿真与分析王瑢璇（长安大学，陕西西安710018）摘要：根据多体动力学软件Trucksim构建载重汽车模型，并根据仿真结果进行瞬态侧翻状态研究。
通过鱼钩工况实验，获得汽车的方向盘转角、侧向加速度、纵向速度、各轮胎垂直载荷、车辆偏离角、质心侧偏角、航向角等状态变量随时间的变化规律。
仿真结果可以准确的表达真实车辆的侧翻特性，为实车实验提供了参考。
关键词：Trucksim；载重汽车；侧翻；鱼钩工况中图分类号：U471.1 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-89-02Simulation and analysis on corner rollover of truck based on trucksimWang Rongxuan( Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710018 )Abstract:According to the multi-body dynamics software Trucksim, the truck model is constructed and the transient rollover state is studied according to the simulation results. Through the experiment of fishhooks, the steering wheel angle, lateral acceleration, longitudinal velocity, tire vertical load, vehicle slip angle, centroid side angle, heading angle and other state variables were obtained. The simulation results can accurately express the rollover characteristics of the real vehicle, which provides a reference for the actual vehicle experiment.Keywords: Trucksim; Truck; Rollover; fishhookCLC NO.: U471.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-89-02前言载重汽车对生产生活、社会发展与经济建设都有着不可替代的作用。
