汽车碰撞过程力学特性虚拟仿真实验

来源：系统管理员 时间：2018-09-07

《汽车碰撞过程力学特性虚拟仿真实验》虚拟仿真实验项目登录入口

http://jixie.hrbust.owvlab.net/virexp/prepare_login

评委同志请使用申报书上的虚拟仿真实验项目入口地址（无需登录）

 

请同学们预习实验内容后进入虚拟实验项目

《汽车碰撞过程力学特性虚拟仿真实验》虚拟仿真实验指导书

实验一、正面碰撞

一、实验目的

（1）培养学生深入理解和掌握“汽车理论”和“汽车碰撞技术基础”等课程所授汽车系统动力学和碰撞力学相关知识点；

（2）培养学生结合汽车正面碰撞实验具体实例，理解汽车正面碰撞虚拟仿真的原理，掌握虚拟仿真的操作步骤，具备正确选取关键参数的能力；

（3）培养学生深入理解和掌握汽车正面碰撞力学性能分析基本方法，使学生具备实际分析和应用能力；

（4）加强学生对汽车正面碰撞初始速度影响下的碰撞后车辆速度、碰撞过程最大凹陷深度、最大碰撞减速度、最大碰撞力等力学参数变化规律的理解和掌握，为车辆安全设计及交通事故鉴定提供可靠的理论依据。

二、实验要求

1. 专业与年级要求

面向车辆工程专业三年级学生。

2. 基本知识和能力要求

学生应当学习过《汽车构造》、《汽车理论》、《汽车碰撞力学基础》课程，具备一定的计算机操作基础，并至少接触过一种三维仿真软件。

三、实验仪器设备

1. 硬件要求：

具有独立显卡的64位处理器计算机，显卡最低分辨率为1024*768，支持DirectX 9图形加速。

2. 软件需求：

（1）操作系统应为32位或64位的Windows7、Windows8；

（2）装有支持HTML5标准的浏览器，例如：Chrome、IE11、Edge或者任何与前者兼容浏览器。

四、实验原理

（1）基于现代碰撞仿真软件的运动学、动力学模块，完成特定车辆结构参数和负载、路面状况、外界环境影响因素、驾驶员操控等特定条件下的车辆碰撞虚拟仿真，揭示其对车辆碰撞力和变形量的影响规律，及碰撞前后车辆运动状态（速度和加速度）的变化。

学生应具备如下知识点：

（2）汽车动力学基础知识

（3）汽车制动性基本理论

（4）碰撞力学基础知识

（5）汽车一维碰撞基本理论

（6）汽车二维碰撞基本理论

 

五、实验步骤

 

序号

具体步骤

显示

选择实验类型和初始车速档位值

1

打开系统后在选择虚拟仿真碰撞实验类型页面下，选取实验类型（正面碰撞）。

 

2

选择碰撞初始车速档位

选择路面附着系数和制动方式参数值

3

选择路面附着系数

4

选择四轮制动时附着系数修正值k

选择正面碰撞过程力学性能参数计算模型

5

选择正面碰撞初速度计算模型

6

选择弹性回复系数计算模型

7

选择正面碰撞过程力学参数计算模型

8

选择车头刚度计算模型

9

选择圆频率计算公式

10

选择最大凹陷深度计算公式

11

选择最大碰撞减速度计算公式

12

选择最大碰撞力计算公式

计算碰撞过程力学参数值并进行显示

13

系统进行对应档位的参数计算并显示仿真结果

14

系统进行所有档位的参数计算并显示仿真结果

六、实验数据

1、正面碰撞初始车速和碰撞后分离车速变化规律

表1碰撞初始车速和碰撞后分离车速变化规律

序号

初始车速（km/h）

碰撞后分离车速（km/h）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

2、正面碰撞初始车速和碰撞后弹性恢复系数变化规律

表2碰撞初始车速和碰撞后弹性恢复系数变化规律

序号

初始车速（km/h）

碰撞后弹性恢复系数

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

3、正面碰撞初始车速和最大凹陷深度变化规律

表3碰撞初始车速和最大凹陷深度变化规律

序号

初始车速（km/h）

碰撞最大凹陷深度（mm）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

4、正面碰撞初始车速和最大碰撞减速度变化规律

表4 碰撞初始车速和最大碰撞减速度变化规律

序号

初始车速（km/h）

最大碰撞减速度（m/s2）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

5、正面碰撞初始车速和最大碰撞力变化规律

表5碰撞初始车速和最大碰撞力变化规律

序号

初始车速（km/h）

最大碰撞力（kN）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

七、实验思考题

1. 分析不同档位(不同初始车速)对碰撞损伤特性的影响规律，解释其原因？

2. 简述正面碰撞过程中参数的选择及调整过程？

3. 哪些因素会导致本实验计算的误差？你对本实验有哪些改进建议？

 

实验二、侧面碰撞

一、实验目的

（1）培养学生对“汽车理论”和“汽车碰撞技术基础”等课程所授汽车系统动力学和碰撞力学相关知识点的深入理解和掌握；

（2）培养学生结合汽车碰撞实验具体实例，理解汽车正面和侧面碰撞虚拟仿真的原理，掌握虚拟仿真的操作步骤，具备正确选取关键参数的能力；

（3）培养学生深入理解和掌握汽车正面碰撞和侧面碰撞力学性能分析基本理论，使学生具备实际分析和应用能力；

（4）加强学生对汽车碰撞初始速度影响下的碰撞后车辆速度、碰撞过程最大变形量、最大减速度、最大碰撞力等力学参数的变化规律，为车辆安全设计及交通事故鉴定提供可靠的理论依据。

二、实验要求

1. 专业与年级要求

面向车辆工程专业三年级学生。

2. 基本知识和能力要求

学生应当学习过《汽车构造》、《汽车理论》、《汽车碰撞力学基础》课程，具备一定的计算机操作基础，并至少接触过一种三维仿真软件。

三、实验仪器设备

1. 硬件要求：

具有独立显卡的64位处理器计算机，显卡最低分辨率为1024*768，支持DirectX 9图形加速。

2. 软件需求：

（1）操作系统应为32位或64位的Windows7、Windows8；

（2）装有支持HTML5标准的浏览器，例如：Chrome、IE11、Edge或者任何与前者兼容浏览器；

四、实验原理

（1）基于汽车动力学和碰撞力学理论，采用虚拟仿真技术，完成汽车结构参数和工况、路面状况、碰撞后制动方式等特定条件下的汽车侧面碰撞虚拟仿真，揭示其对车辆最大碰撞减速度、最大碰撞力和最大凹陷深度的影响规律，及碰撞前后车辆运动状态（速度和加速度）的变化。

学生应具备如下知识点：

（2）汽车动力学基础知识

（3）汽车制动性基本理论

（4）碰撞力学基础知识

（5）汽车一维碰撞基本理论

（6）汽车二维碰撞基本理论

五、实验步骤

 

序号

具体步骤

显示

选择实验类型和初始车速档位值

1

打开系统后在选择虚拟仿真碰撞实验类型页面下，选取实验类型（正面碰撞）。

2

选择碰撞初始车速档位

选择路面附着系数和制动方式参数值

3

选择路面横向附着系数

4

选择四轮制动时附着系数修正值k

显示移动屏障参数和侧面被撞车参数

5

移动屏障参数

6

侧面被撞车参数

选择侧面碰撞过程力学性能参数计算模型

7

选择侧面碰撞过程计算方法

8

选择侧面碰撞接触面宽度

9

选择换算刚度计算公式

10

选择换算质量计算公式

11

选择圆频率计算公式

12

选择最大凹陷深度计算公式

13

选择最大碰撞减速度计算公式

14

选择最大碰撞力计算公式

计算碰撞过程力学参数值并进行显示

15

系统进行对应档位的参数计算并显示仿真结果

16

系统进行所有档位的参数计算并显示仿真结果

 

六、实验数据

1、移动屏障初始速度和侧面被撞车碰撞后分离车速变化规律

表1移动屏障初始速度和侧面被撞车碰撞后分离车速变化规律

序号

初始车速（km/h）

碰撞后分离车速（km/h）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

2、侧面碰撞初始车速和最大凹陷深度变化规律

表2 碰撞初始车速和最大凹陷深度变化规律

序号

初始车速（km/h）

碰撞最大凹陷深度（mm）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

3、侧面碰撞初始车速和最大碰撞减速度变化规律

表3 碰撞初始车速和最大碰撞减速度变化规律

序号

初始车速（km/h）

最大碰撞减速度（m/s2）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

4、侧面碰撞初始车速和最大碰撞力变化规律

表4 碰撞初始车速和最大碰撞力变化规律

序号

初始车速（km/h）

最大碰撞力（kN）

1

20

 

2

30

 

3

40

 

4

50

 

5

60

 

6

70

 
 

七、实验思考题

1. 分析不同档位(不同初始车速)对侧面碰撞损伤特性的影响规律，解释其原因？

2. 简述侧面碰撞过程中参数的选择及调整过程？

3. 哪些因素会导致本实验计算的误差？你对本实验有哪些改进建议？