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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 20870

3.3.3　欧洲ECE R9471

3.3.4　欧洲Euro NCAP71

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