汽车车架碰撞下的安全性设计与仿真_辛勇

汽车碰撞虚拟仿真

（一）研究目的 随着社会的发展，科技在飞速得更新，汽车受到越来越多的人的青睐，成为人们的代步工具。然而，随着汽车的不断增加，汽车交通事故也越来越多，如何更好地了解事故原因减少汽车事故成为了重点。由于现如今的大学生汽车事故试验实验涉及到的人身安全、汽车设备昂贵，汽车操作危险性高，实验损坏后不易修复等问题，使得学生实验操作机会很少，而且不敢深入实验，达不到预定的实验效果。通过软件仿真，就可以很好地解决这个问题。 （二）研究内容 “汽车碰撞”虚拟实验仿真汽车爆胎，汽车正碰、侧碰、追尾、汽车刹车不及时等实验。 （三）国内外研究现状及发展动态 由于计算机软、硬件的发展和汽车市场的竞争日益激烈,国际上近20年来,汽车碰撞的计算机仿真技术发展迅速。进入80年代,欧美等先进国家推出了用于汽车碰撞仿真的商业化软件包,这些功能强大的软件包在安全车身开发、事故鉴定分析、碰撞受害者保护、碰撞试验用标准假人开发和人体生物力学等研究工作中发挥了较大作用。 国内一些高校和科研机构正在积极从事汽车碰撞理论与仿真技术的研究。尽管总体上与国外相比还有很大差距,但预计不久的将来,在我国会有适于工程应用的仿真软件问世,汽车碰撞的计算机仿真技术将会有更为广泛的应用。车辆碰撞计算机仿真技术的一个主要应用方面就是交通事故的再现,辅助事故处理人员快速、高质量地进行现

场勘察、参数计算和事故分析,进而研究事故发生的原因,探求避免事故、减少损失的策略。 （四）创新点与项目特色 “汽车碰撞”虚拟实验项目是基于多媒体、仿真和虚拟现实等技术，在计算机上实现的机械操作虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。机械安全工程虚拟实验平台项目的开发、建设与应用彻底打破空间、时间限制，提高实验的效率和效果；有利于减少资源消耗与环境污染；避免真实实验和操作所带来的各种危险。 （五）技术路线、拟解决的问题及预期效果 1、“汽车碰撞”虚拟实验仿真汽车爆胎，汽车正碰、侧碰、追尾，汽车刹车不及时等实验。 重点解决以上实验的计算机虚拟仿真的软件实现，以及足够的容错、纠错能力。 2、前期工作关于有关被仿真实验项目、要求、注意事项、实验过程等都已经确定；马上要开展的工作重点在于有关开发软件的确定以及相关编程技巧的掌握与熟练。 3、预期成果与形式： 虚拟实验平台实现以下基本功能： 1.完全基于Web：分布在各地的用户只要访问特定的地址或者在实验机房进行实验。

浅谈汽车碰撞安全研究

汽车碰撞与安全研究 车辆工程陈国强 摘要：汽车的碰撞安全性问题是当今世界汽车工业亟需解决的一大难题，提高汽车碰撞性能的最基本的途径是发展汽车碰撞安全性设计与改进技术。文中主要介绍了汽车碰撞技术的发展现状，国内外相关的法规，并对汽车碰撞安全性的设计方法，如经验法、解析法、多刚体动力学法、试验法以及有限元方法进行了归类和总结。 关键词：汽车碰撞；安全；现状与发展 Abstract: Vehicle passive safety issue is a big and urgent problem for world-wide automobile industry to solve as soon as possible. The basic approach of protecting people from being hurt or killed in an accident is to improve crashworthiness of vehicles. This paper starts with discussing theories and methods for vehicle passive safety design, which included experiential methods, analytic methods, multi-body dynamics methods, crash test methods and the finite element method. Key words: Auto collision; safety; current conditions and development 0 引言 科学技术的发展，汽车己经成为人们生活中必不可少的交通工具。而在汽车交通事故中每年的死伤人数，常常超过世界的局部战争，交通事故已经成为人类社会的重大公害之一。从全世界的统计数字来看，每年因道路交通事故而死亡的人数已高达50多万人[1]。与世界其他各国相比，我国的汽车总拥有量只占5%，而交通事故死亡人数却占100%[2]，并且碰撞事故中的死亡率也大大高于欧美、日本等工业发达国家，其中除了人为的因索外，车辆本身的碰撞安全性达不到要求是一个重要因素。因此，汽车的碰撞安全性问题，已成为近十多年来汽车工业的主要研究问题和攻关方向，世界各发达国家都对汽车碰撞安全性做出强制性要求，并建立了各自的法规。 1 汽车碰撞国内外法规 最早的汽车碰撞安全性法规诞生于60年代中期的美国[3]，在此之前，世界上并没有任何对车辆的碰撞安全性能进行要求限制的法规，一些有关汽车碰撞安全性问题的研究主要是依赖于汽车生产厂家的自觉性及对公众的责任感。1965年，美国汽车工业部门拨款一千万美元给密西根大学建立公路交通安全研究所[4]。1966年，设立了运输部，并颁布了公路安全法规和国家交通与汽车安全法规，其中的汽车安全法规即著名的FMVSS系列法规[5]，它提

汽车碰撞安全法规大全

汽车碰撞安全法规大全（中文版） 中国篇 乘用车正面碰撞的乘员保护（GB 11551-2003） 汽车侧面碰撞的乘员保护（GB 20071-2006） 乘用车后碰撞燃油系统安全要求（GB 20072-2006） 防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定（GB 11557-1998） 汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法（GB 15083-2006）汽车安全带固定点（GB 14167-2006） 汽车前、后端保护装置（GB 17354-1998） C-NCAP 前部正面刚性壁障碰撞试验方法 C-NCAP 前部偏置碰撞试验方法 C-NCAP 侧面碰撞试验方法 C-NCAP 评分方法 欧洲篇 防止汽车碰撞时转向机构对驾驶员伤害认证的统一规定（ECE R12） 关于汽车安全带安装固定点认证的统一规定（ECE R14） 关于车辆座椅、座椅固定装置及头枕认证的统一规定（ECE R17） 关于车辆内部安装件认证的统一规定（ECE R21） 关于后面碰撞汽车结构特性认证的统一规定（ECE R32） 关于正面碰撞汽车结构特性认证的统一规定（ECE R33） 关于车辆火险预防措施认证的统一规定（ECE R34） 关于汽车前后端保护装置（保险杠等）认证的统一规定（ECE R42） 关于车辆正面碰撞乘员保护认证的统一规定（ECE R94）

关于车辆侧面碰撞乘员保护认证的统一规定（ECE R95）EuroNCAP 前部碰撞试验方法 EuroNCAP 侧面碰撞试验方法 EuroNCAP 侧面撞柱评估标准 EuroNCAP 车辆对乘员颈部保护的动态评估试验方法EuroNCAP 行人保护试验方法 EuroNCAP 儿童保护评估方法 EuroNCAP 评估方法与生物力学极限 GTR 行人保护法规 EC 行人保护法规 北美篇 内饰件碰撞特性要求及试验方法（FMVSS 201） 头枕的碰撞保护（FMVSS 202a） 转向机构对驾驶员的碰撞保护（FMVSS 203） 对方向盘后移量的要求（FMVSS 204） 座椅系统（FMVSS 207） 乘员碰撞保护（FMVSS 208） 乘员离位（OOP）保护（FMVSS 208） 儿童约束系统要求（FMVSS 208） 安全带安装固定点认证的统一规定（FMVSS 210） 儿童约束系统（FMVSS 213） 侧面碰撞保护（FMVSS 214）

汽车正面碰撞仿真建模与分析作业指导书

1 主题内容和适用范围 1.1本标准规定了零部件几何模型处理的基本方法； 1.2本标准规定了零部件有限元模型的命名方法； 1.3本标准规定了白车身与底盘有限元模型的网格划分与检测的基本方法； 1.4本标准规定了白车身与底盘有限元模型的焊点、螺栓、铆钉连接的基本方法； 1.5本标准规定了汽车正面碰撞仿真分析的基本参数设置、操作流程、评价方法。 1.6本标准适用于M1类车辆正面碰撞仿真分析。 2 引用标准 2.1 CMVDR 294 —关于正面碰撞乘员保护的设计准则 2.2 GB 11557-1998—防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定 3 术语 3.1整车质量—整车整备质量+两位法定假人质量 3.2 HIC—头部性能指标 3.3 ThPC—胸部性能指标 3.4 FPC—大腿性能指标 3.5保护系统—用来约束和保护乘员内部安装件及装置 4 零部件几何模型的处理 在UG中处理白车身数模，需检查各总成内部零件的干涉和各总成之间的干涉，同时对一些缺失的面和有质量问题的面进行修补。对

于对称件，可先去掉一半。具体操作可参照样车的实际结构进行必要的几何处理（见附录-1） 5 零部件有限元模型的命名方法 模型处理好后，将各零件以iges格式分别输出，并以三维数模对应的零件号命名。 6 有限元网格划分标准 6.1 整车网格尺寸规定 6.1.1 对于B柱之前的零件，单元尺寸初步定在8-12mm，可根据零件的复杂程度适当的减小尺寸，但是决不能小于5mm，其间需考虑单元的过渡（如顶盖，地板等结构），以确保网格连续、平滑、均匀、美观；对于B柱之后的零件，可适当增大网格尺寸，初步定在20-30mm； 6.1.2 对于倒角，半径小于5mm时可删去，半径在5-10mm之间时划分一个单元，半径大于10mm时划分两个单元； 6.1.3 对于孔，半径小于5mm时可删去，半径大于5mm时应保证孔边沿上至少有4个节点； 6.1.4 对于对称件，网格划分完后镜像生成完整的网格模型。 6.2 网格检查标准

2020年汽车安全性能的影响因素及分析论文

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2020年汽车安全性能的影响因 素及分析论文 Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

2020年汽车安全性能的影响因素及分析论 文 摘要：本文以汽车安全性能影响因素为起点，介绍了汽车车身结构、、车身吸能、主动安全装置、被动安全装置，着重介绍了几种发展比较成熟的现代汽车安全装置，通过对其功用、工作原理及工作过程的介绍，让大家更加了解现代汽车安全系统的安全性。随着电子技术以及电子行业的高速发展，我相信将来的汽车制动系统安全技术会越来越依靠电子，这样制动的效果，制动可靠性会越来越高。将来的安全性能也会越来越成熟。 关键字：车身结构、防抱死系统、驱动防滑转、碰撞吸能 1安全性能评价概述 安全性指标分为主动安全和被动安全。 1.1安全性能的概念

主动安全性是指汽车本身防止或减少道路交通事故发生的性能。主要取决于汽车的尺寸和整备质量参数、制动性、行驶稳定性、操纵性、信息性。 被动安全性是指汽车发生事故后，汽车本身减轻人员伤亡或减少货物受损的性能。 1.2安全性能评价指标 安全性评价指标通常说的是汽车的制动性，主要有以下评价指标 第一制动距离是衡量一款车的制动性能的关键性参数之一，它的意思就人们在车辆处于某一时速的情况下，从开始制动到汽车完全静止时，车辆所开过的路程。第二制动时间一般指行驶中的汽车从开始刹车到汽车完全停下来所用的时间。第三制动减速度反映了地面制动力的大小，与制动力和附着力有关。第四制动效能亦称热衰退性长时间使用制动，制动器不可避免的升温，制动效能的恒定性主要指抗热衰退性。 2车身结构对汽车安全性能的影响因素

汽车碰撞模拟分析流程

汽车碰撞模拟分析流程-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

ANSYS 汽车碰撞分析流程Flow Chart of Auto Impact Analysis Prepared By 史志远 Date: Nov.1, 2004

汽车碰撞模拟分析流程 一、碰撞安全性试验介绍： 在汽车模拟分析的过程中，提高汽车碰撞安全性的目的是在汽车发生碰撞时确保乘员生存空间、缓和冲击、防止发生火灾等等。但是从碰撞事故分析中可知，汽车碰撞事故的形态也千差万别，所以对汽车碰撞安全性能的评价也必须针对不同的碰撞形态来进行。按事故统计结果，汽车碰撞事故主要可分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和翻车等几种类型。但随着公路条件的改善，正面碰撞和侧面碰撞形态成了交通事故中最常见的碰撞形式。 按照碰撞试验的目的区分，现在碰撞试验大体可以分为三类： 1)由政府法规要求的强制性试验：例如FMVSS208、ECE R94法规规定的正面碰撞试 验，FMVSS214、ECE R95法规规定的侧面碰撞试验等等； 2)由汽车制造厂自己制定的碰撞试验方法：例如用于提出改善汽车碰撞安全性的新 措施等等； 3)为消费者提供信息的试验：例如美国、欧洲等国家实施的新车评价程序 （NCAP）, 汽车安全法规中规定了达到政府规定的最低安全性能要求，NCAP以 更高的车速进行正面碰撞试验，以展示汽车产品的碰撞安全性能。 由于法规试验是政府强制实施的，所以，汽车碰撞试验法规是人们关注的热点。下表列出了一些美国FMVSS, 欧洲ECE的汽车被动安全性法规的试验项目。 表一 FMVSS 与 ECE 的一些汽车安全性法规

基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析(正式)

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-2394-61 基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全 性分析(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一、引言 长期以来，轿车安全性能一直是汽车工业界非常关注的课题。用实车碰撞试验可测定轿车安全性能，但因其需在实物样机上安装各种测试设备，进行实地试验，成本高、时间长，所以探索新的试验方法一直是汽车工业界所追求的目标。随着计算机技术的发展和各种应用软件的出现，人们可以用计算机来模拟轿车碰撞试验。利用虚拟现实技术设计的汽车虚拟试验场可逼真地实现试验过程，通过交互改变汽车设计参数、试验道路环境，可以验证设计方案，从而达到缩短设计周期、降低开发成本、提高产品质量的目的。与传统的实车试验相比，应用虚拟试验场具有快速、逼真、可重复性等特点，可无危险、无损坏地进行碰

基于超声波的汽车防撞系统设计

摘要 随着中国工业经济的不断高速发展，汽车行业成为了促进中国经济发展的不可或缺的一部分，近年来我国高速公路追尾碰撞事故频繁发生，而车载追尾碰撞预警系统在解决高速公路行车安全中具有良好的前景，科学技术的快速发展使得超声波技术在汽车领域中的应用越来越广泛。本文对超声波汽车防撞系统进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口技术、超声波换能器、以及超声波在介质中的传播特性等知识，采用以stc89c51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件电路设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件个软件实现各个功能模块。 该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。超声波发射模块中采用555定时器构成的时基电路，接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。测距器使用数码管显示目标物的距离。 为了保证超声波汽车防撞系统的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射装置、接收装置、超

声微弱信号放大、波形整形、速度变换电路及系统功能软件等做了详细说明.实现障碍物的测距、显示和报警，超声波测距范围0.6-2.0米，精度在10厘米左右。关键词：汽车防撞报警系统、STC89C51、传感器、LED显示、测量距离 Abstract With the rapid development of China industrial economy, the automotive industry has become an indispensable part of China promote economic development in recent years, the rear end collision accidents occur frequently in China, and the vehicle rear end collision warning system in the settlement of expressway traffic safety has a good prospect, the rapid development of science and technology makes the ultrasonic technology applied in automotive more widely in the field of. This paper analyses the theory of ultrasonic wave automotive collision avoidance system, the use of analog electronics, digital electronics, computer interface technology, ultrasonic transducer, and the ultrasonic propagation in the medium of knowledge, using low cost, using

汽车碰撞仿真技术

汽车碰撞安全技术 学号：2009********** 班级：2009级****** 姓名：******* 球撞板建模仿真分析实验 （一）试验目的 巩固汽车仿真分析基础知识，使对仿真分析有更深的认识，学习Hyperworks、LS-DYNA 软件基础，学习仿真分析的基本思想和基本方法步骤。 （二）试验设备 计算机、Hyperworks软件和LS-DYNA软件。 （三）试验原理 仿真分析主要分为数据前处理、后处理和分析计算等几个阶段，本实验主要通过建立球和板的几何模型、画分网格、给球和板富裕材料和截面属性、加载边界条件、建立在和条件、接触处理、定义控制卡片。删除临时阶段、节点重新排号、将文件导出成KEY文件、运营LS0DYNA进行分析仿真等步骤，模拟球撞板的过程，得出响应的仿真动画和仿真计算结果。（四）仿真步骤 1)建模过程 首先建立临时节点，并以此建立球模型和板模型。球为以临时节点为球心，5mm为半径；板距离球心的距离为5.5mm，即板和球的最小距离为0.5mm。 2)画网格 利用hypermesh画出球和板的二位网格。 3)定义模型特性 给ball和plane定义材料为20号刚体材料，其杨氏模量分别为200000和100000，泊松比均为0.3。 4)定义边界条件 将plane板上最外面的四行节点分别建成4个set。 5)建立载荷条件 定义球的位移，即给定球向板方向的距离，由此模拟球撞击板的过程。 6)定义接触 先做出两个用于接触的sagment，在这两个sagment上建立接触关系。 7)定义控制卡片 即建立Analysis-control cards (1)选择Control_Enegy,将hgen设置为2，return; (2)按next找到Control_Termination,将ENDTIM设为0.0001s,return; (3) 按next找到Control_Time_step,将DTINIT设为1*10-6s，将TSSFAC设置为0.6，点击return; (4) 按next找到DATABASE_BINARY_D3PLOT,将DT设置为5*10-6，return; (5) 按next找到DATABASE_OPTION，将MATSUM设置为1*10-6，将RCFORC设置为1*10-6，return. 8)删除临时节点 进入Geom中的temp nodes面板，删除临时节点。 9)节点重新排号 在tool-renumber面板中重新排序

全球汽车安全碰撞实验详细介绍及安全常识

全球汽车安全碰撞实验 详细介绍及安全常识 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

（一）碰撞指标查询系统 1. 欧洲评鉴协会Euro-NCAP （1）NCAP碰撞简介 衡量性能好不好，不能由自己说了算，要经过试验验证。其中“碰撞性能试验”就是主要项目之一，也是人们最关注的试验项目，因为车祸大部分都是碰撞，这个测试结果基本反映了对乘员和行人的程度。 美国、欧洲和日本都制定了相关的乘员碰撞保护法规。例如美国国家公路交通管理局(NHTSA)颁布的FMVSS208《乘员碰撞保护》法规、欧盟重新修订的《正面碰撞乘员保护》法规、日本运输省颁布的TRAIS11-4-30《正面碰撞的基准》法规等，定期对本国生产及进口进行正面碰撞或侧面碰撞进行性试验，以检查内驾驶员及乘员在碰撞时的受伤害程度。但是，这些法规仅是这些国家或区域国家政府管理部门对产品性的最低要求，而生产企业追求的却是行业上公认的NCAP(New Car Assessment Program)，中文称为评估计划。它是一个行业性组织，定期将 企业送来或者上出现的进行碰撞试验，它规定的实车碰撞速度往往比政府制定的法规的碰撞速度要高，从而在更严重的碰撞环境下评价车内乘员的伤害程度，根据头部、胸部、腿部等主要部位的伤害程度将试验车的性进行分级。尽管NCAP 不是政府强制性实验，但由于它代表性广泛，标准科学，试验严格，组织公正，直接面向消费者公布试验结果，通过碰撞测试向消费者表示什么是的或是最的。

因此各大企业都非常重视NCAP，把它作为开发的重要评估依据，在NCAP试验取得良好成绩的，也将试验结果作为产品推广的宣传内容。 NCAP最早出现在美国，随后欧洲和日本等国都制订了相关的NCAP。其中欧洲的NCAP(European New Car Assessment Program)最具影响力和代表性。它由欧洲各国联合会、政府机关、消费者权益组识、俱乐部等组织组成，由国际联合会(FIA)牵头。欧洲NCAP不依附于任何生产企业，所需经费由欧盟提供，不定期对已上市的和进行碰撞试验，每年都组织几次。 欧洲NCAP的碰撞测试有两个基本项目，即正面和侧面碰撞。正面碰撞速度为64公里/小时，侧面碰撞速度为50公里/小时。在车辆碰撞时邀请生产企业直接参与以示公正性，还允许其产品有两次碰撞机会，当获知初次碰撞结果不理想时，会对产品进行改进或安装装置，再进行第二次碰撞，以获得最好的成绩为准。 NCAP的碰撞测试成绩通过星级(★)表示，共有五个星级，星级越高表示该车的碰撞性能越好，达到33分为满分。 （2）欧洲NCAP碰撞测试项目详解 ①NCAP正面碰撞测试标准详解

汽车防撞雷达系统的设计

-126- 度高的酒精误差小，这也是设计的该酒精浓度探测仪适合与检测酒后驾车的原因，因为人在饮酒后，从呼吸道呼出的酒精气体浓度一般都不是很高。因此，经过适当的改进，可以用于 检测酒后驾车。 参考文献 [1]彭军.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学 大学出版社,2003. [2]高伟.51单片机原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2008. 汽车防撞雷达系统的设计 德州学院汽车工程学院 寻 莹 【摘要】随着我国汽车行业不断发展，公路交通随着出车流密集化和驾驶员非职业化，交通事故越来越多。本文设计的汽车防撞雷达系统，就是当汽车与障碍物的距离较近时即可向司机预先发出报警信号，可及时有效的防止交通事故的发生。【关键词】单片机；报警系统；防撞雷达 1.引言 随着人民经济水平的提高，汽车已经走进我们的家庭中。但汽车相撞的交通事故发生增加了人民财产的损失。为了减少这种损失，设计一种能够提前预知前方行驶车辆的速度和距离的安全避撞装置是非常必要的。该汽车防撞雷达系统是以MCS-51系列单片机为核心器件，结合比较常规的超声波测距器件和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件组成，包括硬件设计和软件设计两部分。本系统具有低误差、高精度和低成本的特点。 2.系统总体设计原理 设计的基本思路：通过对速度和距离的感知与计算，判断驾驶状态是否安全，并报警提醒驾驶员。系统总体方框图如图1所示。利用AT89S51单片机为核心器件并结合常规的超声波测距探头和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件完成的。硬件电路由超声波信号发生电路、超声波信号接收电路、、单片机控制电路以及显示电路组成。测量获得的距离、速度信息都传递给单片机，单片机根据设计的计算模型，分析计算所获得的各种信息来判断与前方障碍物距离是否安全，并决定是否需要 图1?系统总体方框图 当40kHz的超声波发送脉冲信号由单片机送出，（其脉冲宽度及发送间隔均由软件控制），经多路选择开关按序分别送到前左、前右、后左、后右4路发送换能器上，由接收电路接收反射波，通过多级放大，整形后，待将交流信号整形输出一个方波信号时，由单片机检测此信号，从而检测出前进和倒车方向障碍物距离，通过显示单元显示距离和方位，起到提示和警戒的作用。 3.硬件电路设计 控制系统采用单片机为主控部件。单片机本身是一个最小的应用系统，但由于应用系统中有一些功能器件无法集成到芯片内部，需在片外加接相应的外围电路。汽车防撞系统的硬件电路是由超声波信号发生电路、超声波信号 接收电路、感应信号放大及处理电路、中央处理单元电路、测速电路等其他电路组成。 3.1 主控芯片 本设计选用AT89S51为主控芯片，充分利用了AT89S51的片内资源，即可在很少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统，而且AT89S51的性价比较高。AT89S51的主要技术参数如表1所示。 3.2 超声波信号发射电路 超声波信号发射电路如图2所示，包括超声波信号的产生、多路选择及换能器等。超声波探头选用压电超声波换能器。压电超声波换能器是利用压电材料的压电效应来工作的。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生探头；如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受探头。超声波发射换能器与接受换能器其结构 稍有不同。 图2?超声波信号发射电路 3.3 超声波信号接收电路 超声波信号接收电路如图3所示，由接收换能器、多路选择开关、放大及控制等电路组 成。 4.软件设计 主程序包括初始化和各个子程序的调用，最后把结果用LCD显示出来，并作出判断。系统主程序流程图如图4所示。 显示子程序流程图如图5所示。超声波发射极和接收极距离较近，当发射极发射超声波以后，有部分超声波没经过障碍物反射就直接绕射到接收极上，这部分信号是无用的，会引起系统误测。设计中采用延时技术来解决这个问题，并设定延时时间为1ms，即在发射极发射超声波1ms内，通过软件关闭所有中断，接收电路对此期间接收到的任何信号不予理睬，1ms后立即启动中断程序，这时接收到的信号才有效，并在接受到回波信号的同时，中断程序停。此时中断程序所记录的CPU发送脉冲信号的前沿到回波脉冲信号之间的时间才是需要的。因此，系统存在测量盲区。最后把测量结果存储并通过LCD液晶显示电路显示出来，完 图4?系统主程序流程图 图5?显示子程序流程图 表1?AT89S51的主要技术参数 (1)与MCS-51产品指令系统完全兼容；(2)4K字节可编程FLASH存储； (3)1000次擦/写循环；(4)4.0～5.5V的工作电压范围；(5)全静态工作：0Hz-24KHz；(6)三级程序存储器保密锁定； (7)128*8位内部RAM；(8)32条可编程I/O线；(9)两个16位可编程定时/计数器；(10)6个中断源；(11)2个全双工串行通信口；(12)可直接驱动LCD；(13)5个中断优先级；(14)2层中断嵌套中断；(15)片内时钟振荡器；(16)看门狗(WDT)电路； (17)低功耗空闲和掉电保护。

汽车碰撞模拟分析流程

ANSYS 汽车碰撞分析流程Flow Chart of Auto Impact Analysis Prepared By 史志远 Date: Nov.1, 2004

汽车碰撞模拟分析流程 一、碰撞安全性试验介绍： 在汽车模拟分析的过程中，提高汽车碰撞安全性的目的是在汽车发生碰撞时确保乘员生存空间、缓和冲击、防止发生火灾等等。但是从碰撞事故分析中可知，汽车碰撞事故的形态也千差万别，所以对汽车碰撞安全性能的评价也必须针对不同的碰撞形态来进行。按事故统计结果，汽车碰撞事故主要可分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和翻车等几种类型。但随着公路条件的改善，正面碰撞和侧面碰撞形态成了交通事故中最常见的碰撞形式。 按照碰撞试验的目的区分，现在碰撞试验大体可以分为三类： 1)由政府法规要求的强制性试验：例如FMVSS208、ECE R94法规规定的正面碰撞 试验，FMVSS214、ECE R95法规规定的侧面碰撞试验等等； 2)由汽车制造厂自己制定的碰撞试验方法：例如用于提出改善汽车碰撞安全性的新 措施等等； 3)为消费者提供信息的试验：例如美国、欧洲等国家实施的新车评价程序（NCAP）, 汽车安全法规中规定了达到政府规定的最低安全性能要求，NCAP以更高的车速 进行正面碰撞试验，以展示汽车产品的碰撞安全性能。 由于法规试验是政府强制实施的，所以，汽车碰撞试验法规是人们关注的热点。下表列出了一些美国FMVSS, 欧洲ECE的汽车被动安全性法规的试验项目。

二、人体伤害评价指标： 在碰撞试验或碰撞模拟分析的过程中，都使用了标准的碰撞试验假人，通过测量假人的响应计算出伤害的指标，用于定量的评价整车及安全部件的保护效能。 1) Hybrid III假人家族的伤害评价基准值： 下表列出了正面碰撞试验用的Hybrid III假人家族的伤害评价基准值。Hybrid III第50百分位男性假人是目前生物保真性最好的正面碰撞试验假人，另外，为了评价汽车对不同身材乘员的安全保护性能，按比例方法开发了第95百分位男性的大身材假人和第5百分位女性的小身材假人。 2)侧面碰撞假人的伤害评价基准值： 下表所示为目前使用的用于侧面碰撞用的假人SID, EuroSID-1的伤害评价基准值：

汽车碰撞安全性研究现状及趋势

汽车碰撞安全性研究现状及趋势 发表时间：2019-01-14T16:17:21.703Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：章辉 [导读] 汽车碰撞的安全关系到车体的安全和乘员的安全。 安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心安徽省合肥市 230000 摘要：自从汽车诞生以来，汽车的安全性就有了提高。如今，汽车已成为人们学习、工作和生活不可或缺的工具，对人们的生活和生产产生了深远的影响。汽车作为一种便捷的现代交通工具，给人们带来了极大的便利，但也因为汽车所造成的交通事故给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁。 关键词：汽车；碰撞；模拟；抗撞性 引言 汽车碰撞的安全关系到车体的安全和乘员的安全。这在我国汽车研究领域还没有深入到这一领域，技术的研究和发展需要很长的时间，尤其是在车身碰撞的情况下。如何提高车体的防撞能力，减少伤害事故，车体结构的改进已经比较完善，车体结构技术的进一步改进相当困难。 1汽车碰撞安全性研究现状 1.1车辆建模技术与数值模拟计算 车辆建模技术是汽车主动避撞系统开发及评价的关键技术之一，目前已经运用混合建模技术将理论分析模型和车辆实验数据结合，充分利用各动力总成现有的标准数据，建立模拟汽车主动避擅系统中车辆行驶复杂工况的纵向动力学模型，并实现了基于通用软件的仿真，现有的建模技术基本可以满足汽车主动避撞系统的要求。比较简洁的模型如清华大学汽车安全与节能国家重点实验室建立的应用于汽车主动避撞系统、可模拟车辆运行全过程的车辆纵向动力学模型，它分别实现了车辆纵向动力学模型的建立及简化、发动机模型简化、液力耦合器及自动变速器模型和车辆驱动系模型。各单元模型按照图1所示动力传递路线组合，就能得到适用于汽车主动避撞系统的纵向车辆模型。基于Matalab软件实现整个模型，再利用汽车主动避撞系统实车实验平台进行实车实验验证。数值模拟计算对汽车的碰撞研究具有重要意义。碰撞过程中，汽车结构经历复杂的变形，具有物理非线性、几何非线性和材料非线性的特点。随着计算机软、硬件的飞速发展，商品化有限元软件结合并行有限元方法和并行计算技术开始利用多个CPU并行处理，以求解大规模动态非线性复杂问题。它们都是基于区域分解的并行有限元法，例如并行版的LS—DYNA 3D的RCB方法，该类方法适用于任意复杂的模型，同时也尽量减少处于内部的分区边界，将分区之间的影响减到最小。 1.2仿真实验 汽车与行人碰撞安全性的实验评价方法通常有两种：一种是利用实际车与实验用碰撞假人进行碰撞实验，另一种是利用模拟假人的部件对实际车或汽车部件进行冲击实验。实验过程中，假人的运动特性与实际事故中行人表现出来的特性差别较大，因而常利用模拟假人的部件对实际车或汽车部件进行冲击实验。目前欧洲和日本正在开发完善生物拟合性能较好的假人，如本田公司开发的POLARII——DUMMY。美国UN ECE工作组正在根据现有的研究成果开发行人碰撞GTR(Global Tech—nicalRegulation)，而且根据JARI(日本汽车研究所)和日本MLlT(国土基础设施交通厅)的工作，制定了头部冲击实验程序，他们下一步将制定下肢与保险杠冲击的实验方法。目前已经开发出具有较好生物拟合特性的行人仿真计算机模型，利用该模型进行行人在碰撞过程中的运动学特性计算机仿真的结果与实际碰撞实验结果吻合较好，尤其是头部与汽车的冲击部位，其平均准确率可达到91．9％。因此，采用计算机仿真与实验相结合的混合实验方法在汽车与行人碰撞性能评价方面具有较好的应用前景。 1.3实际科研开发 从事汽车安全的科研机构分别从主动安全和被动安全两方面着手研究，主动安全方面的研究项目有辅助制动装置、电子行人发射器和接受器、自动弹出式发动机罩、汽车前保险杠安全气囊和前风窗安全气囊，以及一些科学的安全管理措施；被动安全方面的研究项目有改变保险杠结构和性能、改变发动机罩结构和性能、改变翼子板支撑结构和性能、改变汽车前端造型。目前在成员防护系统方面的研究异常活跃。一些汽车制造厂商也采取措施来提高汽车碰撞的安全性。著名的钢铁公司正致力于研究制造高安全性能的轻型钢材料。通用汽车内侧板和前后梁采用激光焊接技术，从而减少总重和焊接数量。底盘总成的各零部件采用逆向淬火双相钢，提高刚度和抗撞击特性。F一150皮卡车架液压成型制造，车身采用最优化抗碰撞特性设计，在撞击传到客仓之前吸收能量，前梁呈折叠式坍塌，消耗撞击能量。美国汽车商正在优化汽车前端结构件几何形状匹配，加大结构件吸收撞击力的能力。 2汽车碰撞研究 2.1直接碰撞过程 直接碰撞过程是指汽车和汽车从开始接触瞬间到脱离接触的瞬间所经历的时问。一般情况下，碰撞作用阶段经历的时间在70—120ms 以内，在碰撞前期及变形阶段汽车的横摆角速度、横摆角等参数都几乎不会有变化。而在后期及恢复阶段这些参数会发生变化，因此，在研究碰撞变形有关的内容时，以碰撞接触后恢复阶段作为研究阶段。 2.2碰撞后过程 汽车与汽车脱离接触瞬间到车辆停止的时间，当脱离接触后和可能会发生二次碰撞的问题，也可能在脱离接触后汽车与周边固定物再次发生碰撞的问题，这也是汽车安全性能研究的问题。 2.3碰撞研究的方法 汽车碰撞安全性的研究方法主要有：撞试验研究和虚拟试验研究两种方法。汽车实车碰撞试验主要通过实车碰撞试验，根据碰撞试验结果做分析研究。随着计算机仿真技术的发展，采用虚拟仿真模拟碰撞试验取得了突破性的进展，现在作为碰撞试验的主要手段。 3解决汽车碰撞安全性问题的发展趋势 车辆建模技术水平直接关系着安全性研究，更贴近实际运行工况的混合建模技术是车辆建模的发展方向，优化数值模拟计算从而提高仿真运算速度是汽车碰撞仿真技术发展的核心。先进的计算机技术的不断发展，将来可以利用商品化有限元软件结合并行有限元方法和并

汽车自动防撞系统设计综述

汽车自动防撞系统的设计 前言: 近年来，随着我国经济和道路交通的迅猛发展，国内汽车保有量逐年在增长，2009年我国汽车共销售1364万辆，已经成为全球第一大新车市场。我国是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一，从二十世纪八十年代末中国交通事故年死亡人数首次超过五万人至今，中国(未包括港澳台地区)每年发生交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过1 0万人，已经连续十余年居世界第一。2009年，中国汽车保有量约占世界汽车保有量的百分之三，但交通事故死亡人数却占世界的百分之十六，汽车交通安全已经成为公共安全问题中举足轻重的问题按汽车工业发展的趋势看，有关部门预计到2020年我国的汽车保有量将超过两亿辆，如果到时现有交通管理体制没有大的变化，由此带来的汽车交通安全问题将更加突出。目前,已提出许多方案用来降低追尾事故的发生,通过阅读相关文献和对有关方法的比较,笔者提出了一点初步想法:防撞系统的核心内容就是实时测距及实时侧速,目前的方法有超声波法,毫米波雷达法和激光测距法等,这三种方法各有优缺点,又有论文提出基于视觉的防撞系统具有合理性和可行性,而FPGA可实现实时图像采集功能,并且FPGA本身具有现场可编程和集成度高的强大优势。由此我们可以尝试开发基于FPGA的视觉防撞系统。 研究发展： 美国、日本、德国等欧美发达国家的汽车公司在二十世纪七十年代开始了安全实验车(Experimental SafetyVehicle)的研锘fl，同时在此基础上又进行了高水平汽车综合安全系统的研发，相继其他各国的汽车制造厂商和一些专业研究机构也开展了对汽车安全性的研究，并取得了一些突破性的进展和成果，汽车安全性技术的研究也逐渐从相关的汽车技术研究领域分离出来，形成了一个独立的分支。汽3车防碰撞预警控制系统的研究也始于此时，它是一种安装在自车上的主动安全技术。汽车防碰撞预警控制系统主要由测距传感器、车轮转速传感器、微机控制单元等组成，通过各种传感器，系统能实时探测自车的运行工况和行驶环境中的车辆、障碍物、行人等，再将测量获得的信息输入系统控制单元，经过系统的运算分析判断自车的行驶安全状况，当检测到自车会发生碰撞危险，能及时向驾驶员发出报警提醒，使驾驶员采取相应的措施来避免事故发生，如果报警提醒后驾驶员没能做出相应反应，系统将采取自动制动措施等来预防碰撞事故的发生。日本自二十世纪七十年代开始，率先进行了对防碰撞系统的研究。日本在追尾碰撞预警系统的研发上，第一代产品以手动操作为主，第二代产品才主要研发自动化控制，一些装有激光雷达和微波雷达测距的防／避撞控制系统

汽车防碰撞系统的软件设计

汽车防碰撞系统的软件设计 单片机对于现代汽车越来越重要，广泛用于汽车的各个方面，并与各个部件融合在一起，发挥出更大的效能。当然这也引发一些隐患，如车速的提高，以及来自外部环境的影响，很容易发生交通事故，而这个防碰撞系统的软件设计就是采用红外、超声波、纳米波等雷达来检测外部环境，反馈、分析、判断、帮助辅助驾驶员做出更好的判断，减少交通事故的发生。 1 系统设计及原理 该系统采用超声波测量前方的相对距离，当有音波传回时，说明前方有障碍物并判断前方物体时有无运动，若有运动，则它的运动的方向与本车同向还是反向，从而进行警报、自动制动以及自动转向，而转向前还要通过侧面红外线监测侧面是否有障碍物，再进行转向与否。系统最主要在于超声波测距测速，STC89C52单片机对信息的处理反馈判断。测速与测距是根据波的反射原理，利用波的收发以及收发的时间差来测距与测速。波是直線传播的，向一个方向发射，可以检测前方有无障碍物。当然超声波的传递会受到外界的影响，不过可以忽略不计，按照在20 ℃，干燥，无风的环境，声波以340 m/s的速度来计算。当有回波时，记录收发的时间差，采集本车的速度，后进行计算、判断、处理反馈显示到显示屏上，以及是否要进行制动、自动转向，必要时还要进行紧急警报。系统的大体结构图如图1所示。 2 程序设计

当车辆启动后，系统将STC89C52单片机、LCD12864显示器等进行初始化，然后系统的超声波，各项传感器等开始工作，采集所有数据并比较，当车辆处于危险状态，系统就发出警报提醒驾驶员进行制动，车辆进入安全行驶状况后就解除报警。若发现驾驶员没有任何转向或制动行为，系统将进行控制辅助制动及转向，避免事故的发生。主流程序如图2所示。 启动车辆后，系统就进行采集、计算、分析及处理。当车辆前方有障碍物时，超声波对其进行检测并反馈到单片机中，计算出两者间的距离，在与系统中设定的距离S1（20 cm）进行比较，还要调用本车的实际车速与设定的车速V1（15 km/h）进行比较。当SS1、Vv1时，车辆属于安全状态；当ss1、vv1时，车辆有一定危险，系统发出报警；当ss1、vV1时，车辆有危险，系统要进行紧急报警、辅助制动及转向。 在距离、障碍物速度、方向检测中，系统会先关闭中断定时器，后发射超声波信号，当有回波时，系统开启中断，并启动定时器，当有结果之后，就进行计算，第一个先数出两者间的距离，有第二次回波后，结合两次以及本车车速，计算障碍物的速度，将它们套入同向与反向的方式中，判断方向。程序流程图如图3所示。 3 结语 该设计系统与之前的进行对比，其优点主要在能够检测前方障碍物无论运动与否，能够判断出车辆处在危险还是安全状态中，并且有自主制动，转向的功能，可以有效地保证车辆的安全。而显示器上把车速

汽车碰撞安全性设计及措施概述--

汽车碰撞安全性设计及措施 汽车结构缓冲与吸能措施 尽管“二次碰撞”是造成人体损伤的直接原因，但是“一次碰撞”在很大程度上决定了“二次碰撞”的剧烈程度，因此“一次碰撞”对人体损害有很大影响。控制好“一次碰撞”，对减少人体损伤有重要意义，合理设计汽车结构的缓冲与吸能特性是控制好“一次碰撞”的关键。汽车可分为两类区域，即乘员安全区（A区）和缓冲吸能区（B区）。 很显然，仅从乘员不被汽车碰撞变形后产生挤压受伤的角度看，乘员安全区在碰撞中的变形越小越好。要使A区变形小，就要求缓冲吸能区（B区）有较大的总体刚度，但B区的刚度过大又会影响汽车的缓冲吸能性能。从缓冲吸能角度看，B区的刚性应足够小，变形应足够大，这就导致了A区变形小与B区变形大的矛盾。 为解决这一矛盾，B区必须设计成“外柔内刚”式的结构，即B区与A区交界处设计成具有较大刚性的结构，而在B区外围设计成具有较小刚性和较好缓冲吸能的结构。由于汽车的结构特点所限，B区抗侧向和上方的碰撞能力较差，而抗前撞和尾撞的能力相对较好。 如前所述，由于汽车轮胎的作用和受汽车底部结构刚性较大的保护，所有汽车抗击来自下方的冲击能力很强，而且，除非汽车坠崖，来自下方的碰撞冲击力一般也较小，所以一般不考虑针对下方冲击载荷的缓冲和吸能。 针对汽车前撞和尾撞的缓冲吸能机构，一般多采用不同截面形状的金属薄壁吸能管，如：矩形截面点焊式，矩形截面缝焊式，三角形截面缝焊式。这类薄壁吸能管在经受一定的轴向载荷后便会产生折叠式的塑性变形，从而消耗大量碰撞动能，达到缓冲目的。通过改变吸能管的截面形状、尺寸、壁厚和材料特性等参数，就能使其具有不同的缓冲吸能特性，从而满足不同汽车结构和性能的要求。尽管薄壁吸能管已成为国内外前撞和尾撞缓冲吸能的主要结构措施，但汽车其他结构的缓冲吸能性能也不容忽视，如车身骨架和覆盖见等在前撞和尾撞中都有重要的缓冲和吸能作用。 对于侧撞而言，缓冲吸能结构的设计相对麻烦，其中最大的问题在于即使有足够好的材料来制作缓冲吸能结构，但能用于缓冲和吸能的区间却十分有限。从理论上讲，现有的大多数汽车结构设计都难以提供能与前撞和尾撞耐撞性能相比的耐侧撞性能。现在常用的改进抗侧撞性能的方法主要包括两个方面，即增加B区两侧的厚度和加大B区两侧的内部刚度。值得提出的是，如果突破传统的汽车底盘设计思路，有可能从本质上改善汽车的抗侧撞性能。如车轮按菱形布置的汽车就因为车轮能抗击侧撞变形具有特别优良的抗侧撞特性。 如果汽车在碰撞中发生翻滚，就可能受到车顶方向的冲击载荷。由于车顶方向的刚度很低，这种载荷很容易造成乘员安全区的大变形。要改善这一方向的刚度特性主要靠加强车辆A 柱、B柱和C柱的刚度以及顶棚的刚度，但由于顶棚的结构厚度受到汽车总体尺寸和总质量的限制，车顶棚的刚度增加是非常有限的。但是，即使发生翻车，作用在车顶棚上的冲击载荷一般也比正撞和侧撞时作用在汽车上的冲击载荷小的多，因而车顶棚的刚度可以比其他部位的刚度小很多。 合理设计汽车的结构，以使乘员安全区在变形尽可能小的情况下获得优良的缓冲与吸能性能，是汽车碰撞安全性设计与改进的基本目标。 车内乘员保护措施 为减轻“二次碰撞”给人体造成的伤害，车内乘员碰撞保护措施越来越被重视，且其性能也在不断提高。车内乘员碰撞保护措施主要包括安全带、安全气囊、安全转向系统、安全座椅和仪表板等。 安全带的作用是使乘员在汽车碰撞时不飞离座椅与汽车内饰件发生剧烈碰撞。。当汽车受到碰撞载荷后，人体作用在安全带上的力使安全带的运动速率超过一定的阀值后，安全带系统的锁紧机构发生锁止，限制安全带继续抽出，从而达到约束乘员运动的目的。由于汽车