汽车碰撞试验和相似模型原理

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汽车事故工程6-2

汽车事故工程6-2

一) 障碍壁碰撞试验
一、整车碰撞试验 2.可变形障碍壁试验
可以模拟50%重叠度(车宽50%重叠)的50km/h 车与车正面碰撞时的变形形态。 欧洲法规采用的是40%重叠的56km/h偏置可变形 障碍壁试验(ODB试验),欧美日的评价标准采 用的是模拟40%重叠的56km/h车与车碰撞的 64km/h ODB试验。 另外,蜂窝式障碍壁在碰撞时配合变形量要提高 碰撞速度,因此速度变化量要比实际的车与车碰 撞大,无法模拟整体碰撞现象。
一、整车碰撞试验
一) 障碍壁碰撞试验
整车正面全宽碰撞实例
整车30◦角斜碰撞实例
一) 障碍壁碰撞试验
一、整车碰撞试验 2.可变形障碍壁试验
在车与车碰撞时,与模拟对象车辆硬度的蜂窝铝 进行碰撞。刚性障碍壁碰撞时,前纵梁能够合理 变形,吸收碰撞能量。 但是在实际的车与车碰撞时,由于撞到对方车辆 较弱的地方而没有变形直接穿透的情况时有发生。 也就是说无法用刚性障碍壁的碰撞来评价车与车 碰撞时的变形特性。为解决上述问题开发了可变 形障碍壁碰撞试验。
二、模拟碰撞试验
一) 台车冲击试验 模拟碰撞试验通常是以实车撞车实验中,在车 身上测得的减速度波形为依据,采用与其近似 的梯形波或半正弦波为标准波形。 但各国标准不仅对不同的零部件(如安全带、 座椅等)规定的滑车碰撞速度和减速度波形不 完全一样,而且对同一种部件规定的标准值也 不完全一样。 为实现各种标准要求,既可用冲撞式模拟实验 设备,也可用发射式模拟试验设备进行模拟, 因此可以说,模拟碰撞试验方法和形式是多种 多样的。
一) 障碍壁碰撞试验
一、整车碰撞试验 3. 移动式障碍壁碰撞试验
侧碰乘员保护试验 时,受障碍壁面的 硬度影响很大,因 此一般使用可变碰 撞面如右图。

汽车碰撞试验假人简介

汽车碰撞试验假人简介

C-NCAP 实施后,在国内外产生了深远影响,越来越多的消费者在买车时开始考虑所购买车型拥有几颗星。

同时,消费者对汽车碰撞试验中的神秘假人又显得异常好奇,本文作为C-NCAP特策划了假人系列报道。

碰撞试验假人发展史自汽车诞生之日起,交通事故也就随之而生,夺去了无数人的生命。

研究交通事故形式、改进汽车设计从而提高安全性成了一个重要而迫切的课题。

但是,我们不可能把真人用于实验之中。

于是,我们就迫切需要一种能够模拟人体特征、并可重复使用的实验仪器。

正是在这样的背景下诞生了碰撞实验假人。

碰撞实验假人是根据人体工程学原理,用特殊材料制成的实验仪器,它可以代替人体用于汽车碰撞实验,从而模拟出真人受到的伤害情况,并且可以重复使用。

实验假人并不是从汽车领域诞生的,1949 年,美国的Sierra 公司研制出了世界上第一个假人名为Sierra Sam,它是一个95 百分位成年男性假人,美国空军利用它来做火箭座椅弹出试验,它主要用于测试驾驶员大腿和肩部的伤害情况。

这个假人的耐受性和适用性都比较好,但是可重复使用性差。

而且它只是在外形、重量和重要关节的运动上和人有些相似,其他方面还有很大差异。

该假人的生物学指标依据“USAF 人体测量数据库”的数据而制定。

它所能代表的测量个体还非常有限。

1966 年,美国ARL 公司研制开发了VIP 系列假人,主要用于测试飞机的驾驶员逃离系统,同时它也更适用于汽车领域的要求。

此后,通用和福特等汽车公司纷纷支持汽车碰撞假人的研制。

在碰撞试验假人的历史中最值得的一提的是Hybrid 系列假人。

1971 年ARL 公司和Sierra 合作开发出Hybrid I 型标准假人:1971 年,在美国汽车巨头的支持下,第一安全系统技术公司(FTSS :First Technology Safety Systems)制造出Hybrid II 型假人,美国政府决定将其作为汽车碰撞试验标准假人使用。

1997 年,第一安全系统技术公司开发成功Hybrid III系列假人,该系列假人是目前世界上应用最为广泛的假人家族。

汽车碰撞模拟仿真分析

汽车碰撞模拟仿真分析

引言概述汽车碰撞模拟仿真分析是一种用于研究汽车碰撞行为和评估车辆安全性能的有效工具。

通过模拟仿真分析,可以预测车辆碰撞时的动力学响应、车辆结构变形、乘员保护性能等重要参数,从而为车辆设计和安全评价提供依据。

本文将从不同角度详细分析汽车碰撞模拟仿真分析的相关内容。

正文内容1. 碰撞模拟仿真的意义和优势1.1 碰撞模拟仿真的意义碰撞模拟仿真可以在物理实验之前对车辆性能和安全性进行全面有效的评估,为车辆设计提供指导和改进方向。

1.2 碰撞模拟仿真的优势碰撞模拟仿真可以大幅度节省成本和时间,减少人力资源和实验设备的消耗,同时可以对碰撞过程中的细节进行深入分析。

2. 碰撞模拟仿真的基本原理和方法2.1 碰撞模拟仿真的基本原理碰撞模拟仿真基于有限元法和多体动力学原理,通过对车辆和碰撞体建立的数学模型进行求解,得出车辆碰撞时的动力学响应和结构变形。

2.2 碰撞模拟仿真的基本方法碰撞模拟仿真的基本方法包括车辆建模、材料特性建模、约束条件设定、求解模拟过程和结果分析等。

3. 碰撞模拟仿真的关键技术与挑战3.1 车辆碰撞行为建模车辆碰撞行为建模是碰撞模拟仿真的关键技术之一,需要考虑车辆的刚体运动、车辆结构变形和碰撞力的传递等因素。

3.2 材料特性建模材料特性建模是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确描述车辆结构材料的力学行为,即材料的本构关系和损伤模型。

3.3 碰撞力传递与刚体运动碰撞力传递与刚体运动是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确计算车辆碰撞过程中的力学响应,包括碰撞时间、碰撞角度和碰撞动量等。

3.4 界面接触与摩擦界面接触与摩擦是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确描述车辆和碰撞体之间的接触行为和摩擦特性,包括接触力和接触面积等。

3.5 解算算法与计算效率解算算法与计算效率是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要选择合适的数值方法和算法,提高仿真计算的精度和效率。

4. 汽车碰撞模拟仿真的应用领域4.1 车辆设计与优化汽车碰撞模拟仿真可以帮助车辆制造商进行车辆设计和优化,提高车辆的安全性和性能。

汽车碰撞试验假人部分标定试验

汽车碰撞试验假人部分标定试验

汽车碰撞试验假人部分标定试验发表时间:2019-01-14T16:16:29.437Z 来源:《防护工程》2018年第31期作者:丁亮[导读] 汽车安全问题随着汽车数量的增多日益受到重视。

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:汽车的安全问题随着汽车数量的增加日益受到重视。

汽车碰撞试验是检验汽车安全性能的重要手段,而试验用假人作为汽车碰撞试验的基础工具,它对汽车安全事业的发展起着重要的作用。

碰撞试验假人的生物拟合性好坏将直接关系到车辆的碰撞安全性能是否得到正确评估,同时也间接影响乘员或行人的生命及财产安全。

对假人进行标定是保证其生物拟合性的关键措施。

通过标定,能够得到该假人在模拟环境下的各项参数,从而为验证假人是否符合标准提供了依据。

基于此,本文主要对汽车碰撞试验假人部分标定试验进行分析探讨。

关键词:汽车碰撞试验;假人部分;标定试验前言汽车安全问题随着汽车数量的增多日益受到重视。

汽车碰撞试验是汽车安全研究中至关重要的一步,由于该试验极具危险性、破坏性,所以研制符合我国人体身材特点和生物力学特性的汽车碰撞假人是势在必行的。

国外在这方面进行了大量的工作,成功开发了各种人体物理模型系统。

1、标定系统的组成汽车碰撞试验是现代制造技术、测试技术、生物医学工程技术在汽车安全工程领域中的综合应用。

在试验中,测量技术是关键技术之一。

假人分体正面碰撞试验中主要应用的是电测量法。

电测量系统由传感器、放大器、数据记录及采集处理系统构成。

信号经过信号适调、放大器、低通滤波后由信号记录仪记录,或由计算机直接采集碰撞中的测量信号,然后进行数据处理。

如图1所示。

图 1 汽车碰撞假人模拟试验标定系统工作原理图 2 采样系统界面采样系统采用Visualc++形成友好的人机界面如图2所示,从图中可看出,采样的周期和整个采样时间均可方便地在界面上选择。

最小采样周期为100μs,即最高采样频率为10kHZ,图中的停止通道窗口可选择所需的通道段,图形显示窗口可显示选定通道图形。

浅谈汽车碰撞生物力学

浅谈汽车碰撞生物力学

浅谈汽车碰撞生物力学徐维;贺岩松【摘要】文章介绍了汽车被动安全性和汽车碰撞生物力学的概念及其研究内容,包括正面碰撞中人体的伤害机理、人体各部位的伤害指标及耐受极限,并对汽车碰撞生物力学的研究方法做了阐述。

【期刊名称】《中国高新技术企业》【年(卷),期】2012(000)025【总页数】3页(P96-98)【关键词】汽车;被动安全性;碰撞;生物力学;假人【作者】徐维;贺岩松【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】U4601 概述汽车的行驶安全性包括主动安全性和被动安全性。

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;而被动安全性则是指交通事故发生后,汽车本身减轻人员伤害和货物损失的能力。

汽车被动安全性又分为汽车内部被动安全性(减轻车内乘员受伤和货物受损)以及外部被动安全性(减轻对事故所涉及的其他人员和车辆的损害)。

汽车被动安全性主要包括车身结构抗撞性、碰撞生物力学、乘员约束系统三方面。

人体组织在碰撞过程中所包含的有关力学称为碰撞生物力学,它是汽车被动安全技术开展及人体防护研究的重要基础,主要目的是了解伤害机理,定量描述人体生物力学响应,开发与人体生物力学特性相似的碰撞实验假人,用以精确评价人体损伤并开发保护系统。

2 碰撞生物力学的研究内容碰撞生物力学主要研究人体各部位在不同形式碰撞中的伤害机理、对碰撞载荷的机械响应特性及伤害极限等。

2.1 正面碰撞中人体的伤害在所有汽车交通事故中,与碰撞有关的事故占90%以上,汽车发生正面碰撞(包括斜碰)的概率在40%左右。

在日本,由正面碰撞(包括斜碰)所造成的死亡人数更是占到了总死亡人数的71.6%。

在正面碰撞过程中,人体头部主要是在自身惯性力作用下与方向盘或仪表盘等车内介质的激烈碰撞中造成的严重损伤,如颅骨破裂或颅内出血等症状;颈部在惯性载荷作用下,由于过度向前弯曲或向后拉伸造成损伤;胸腹部由于与安全带接触,安全带的勒紧力以及由自身惯性而导致的与方向盘等外物的钝性冲击力是造成胸腹部损伤的主要原因,一般会导致胸骨、肋骨断裂,胸腹内出血等症状;下肢的损伤主要是由膝关节及腿部与仪表盘下端的猛烈撞击,产生超过腿部生理限度的弯曲应力和张应力而造成的。

汽车工程中的碰撞仿真方法及模拟结果分析

汽车工程中的碰撞仿真方法及模拟结果分析

汽车工程中的碰撞仿真方法及模拟结果分析汽车碰撞仿真是指通过计算机模拟和分析汽车在碰撞中的运动状态和结构响应的过程。

在汽车工程领域,碰撞仿真是一个非常重要的研究内容,它能够帮助工程师和设计人员评估车辆结构的强度和安全性能,在车辆设计初期就能够进行碰撞试验和优化设计,从而提高车辆的安全性能。

汽车碰撞仿真方法主要分为几个方面:建模、材料模型、碰撞模拟、后处理和结果分析。

首先,建模是碰撞仿真的第一步,它涉及将真实汽车转化为计算机模型。

建模可以使用CAD软件,根据车辆的几何形状和尺寸,将车辆细分为许多小元件或网格,形成一个三维数学模型。

同时,在建模过程中,还需要考虑汽车的细节,如车窗、车门、座椅等。

一个精确的模型能够更好地反映真实碰撞的情况。

其次,材料模型是碰撞仿真中的关键要素之一。

材料模型描述了材料的物理性质和力学行为。

常用的材料模型有线性弹性模型、塑性模型和各向异性模型等。

不同材料的力学行为不同,选择合适的材料模型对模拟结果的准确性和可靠性是至关重要的。

接下来,碰撞模拟是通过将物体受到外部撞击时的力学过程转化为计算流程,在仿真环境中模拟碰撞的过程。

碰撞模拟使用有限元分析(FEA)方法将汽车模型离散为许多个有限元素,并根据材料属性、载荷和边界条件等因素计算每个元素的应力和应变。

借助计算机的计算能力,碰撞仿真可以模拟不同类型的碰撞,如正面碰撞、侧面碰撞和倒车碰撞等。

通过不同的碰撞仿真,工程师和设计人员可以了解车辆在不同碰撞条件下的结构响应和变形情况,并优化车辆结构以提高车辆的安全性和碰撞能力。

然后,后处理是将碰撞仿真的结果进行处理和分析的过程。

后处理包括提取和分析仿真结果的关键数据,如变形、应力、应变等。

利用后处理工具和图形化软件,可以将仿真结果可视化为图形或动画,以便更直观地分析和评估汽车的碰撞性能。

通过后处理,可以深入了解汽车结构在碰撞时的具体响应和状态。

最后,结果分析是根据碰撞仿真的结果对汽车的安全性能进行评估和分析。

实车碰撞试验方法

实车碰撞试验方法

MDB侧碰
日、欧标准, 日欧NCAP乘员 伤害值燃料泄漏 等 美国标准, NCAP 乘员伤害值燃料 泄漏等(速度比 1:2,偏移角 27°)
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偏置
15 km/h低 MDB横碰 速车辆保险 撞(模拟两 维修费用计 车行驶时的 算 侧撞)
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理
6-1 6-2 6-3 6-4
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理
第一节 第二节 第三节 第四节 汽车碰撞规范 实车碰撞试验方法 事故力学与相似模型原理 汽车碰撞后轨迹相似模型试验分析
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理页 末页 1/51
第二节 实车碰撞试验方法
实车碰撞试验大致分为两类 一种是固定障碍壁碰撞试验 另一种是利用台车进行碰撞试验活动的障碍 壁碰撞试验。 障碍壁为刚性体时称为刚性障碍壁试验,装 有模拟碰撞对象车辆变形特性等的变形障碍 壁称为可变形障碍壁(MDB)。
典型的实车碰撞试验形态(障碍壁)
障碍壁前面碰撞 第二节 实车碰撞试验方法 立柱 气囊感应 性能等 立柱侧碰
表6-8
移动障碍壁 美国标准, 乘员伤害值
钻撞
气囊感应 性能等
后碰
日本标准。 燃料泄漏
ODB前碰
欧洲标准, 日、欧 NCAP, 美国IIHS 乘员伤害 值 燃料泄漏 等
ODB后碰
美国标准, 燃料泄漏
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理
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一、整车碰撞试验 第二节 实车碰撞试验方法 2.可变形障碍壁试验 一) 障碍壁碰撞试验 利用障碍壁碰撞试验进行评价的项目包括 座椅安全带、气囊等方面的对乘员的保护性 能、车内变形、风窗保温、方向盘后退等车 身碰撞性能以及燃油系统渗漏等方面。

汽车撞碎实验报告(3篇)

汽车撞碎实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景随着汽车保有量的不断增加,交通事故频发,给人们的生命财产安全带来了严重威胁。

为了研究汽车在碰撞过程中的受力情况,提高汽车的安全性能,本实验采用模拟碰撞的方法,对汽车进行撞碎实验。

二、实验目的1. 了解汽车在碰撞过程中的受力情况。

2. 分析汽车不同部位在碰撞过程中的破坏程度。

3. 为汽车设计提供理论依据,提高汽车的安全性。

三、实验原理本实验采用物理力学原理,通过模拟碰撞实验,研究汽车在碰撞过程中的受力情况。

实验中,利用高速摄像机记录碰撞过程中的瞬间状态,通过数据分析,得出汽车在不同碰撞条件下的受力情况。

四、实验材料1. 汽车模型:选用与实际车型相似的汽车模型,尺寸为1:1。

2. 撞击装置:采用液压撞击装置,可调节撞击速度和角度。

3. 高速摄像机:用于记录碰撞过程中的瞬间状态。

4. 数据采集与分析软件:用于处理实验数据。

五、实验步骤1. 准备实验:将汽车模型放置在实验台上,调整撞击装置的撞击速度和角度。

2. 进行实验:启动撞击装置,使汽车模型与撞击物发生碰撞。

3. 数据采集:利用高速摄像机记录碰撞过程中的瞬间状态。

4. 数据分析:将采集到的数据进行处理,分析汽车在碰撞过程中的受力情况。

六、实验结果与分析1. 撞击速度对汽车受力的影响:实验结果表明,随着撞击速度的增加,汽车所受的冲击力也随之增大。

在高速撞击条件下,汽车更容易发生严重变形和损坏。

2. 撞击角度对汽车受力的影响:实验结果表明,撞击角度对汽车受力有显著影响。

当撞击角度为90°时,汽车所受的冲击力最大;当撞击角度为45°时,汽车所受的冲击力次之;当撞击角度为0°时,汽车所受的冲击力最小。

3. 汽车不同部位在碰撞过程中的破坏程度:实验结果表明,汽车的前部、侧面和尾部在碰撞过程中容易发生变形和损坏。

其中,前部受到的冲击力最大,其次是侧面和尾部。

4. 汽车安全性能改进建议:根据实验结果,提出以下安全性能改进建议:(1)加强汽车前部、侧面和尾部的结构强度,提高汽车的整体抗碰撞能力。

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第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理
第一节 汽车碰撞规范 第二节 实车碰撞试验方法 第三节 事故力学与相似模型原理 第四节 汽车碰撞后轨迹相似模型试验分析
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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第三节 事故力学与相似模型原理 一、汽车碰撞刚度
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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第三节 事故力学与相似模型原理 二、完全相似模型 1.在惯性力和塑性变形条件下的相似性
1.惯性力
Fi Fi
ma m a
l *3
l* t *2
* l *4
t *2
Fi*
(6-5)
2.塑性变形力
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第三节 事故力学与相似模型原理 一、汽车碰撞刚度
四种汽车力位移规律的平 均值曲线,显 然在小变形区 域,不同总质 量各种类型力 -位移变化具 有近似相同的 规律。
Байду номын сангаас
多用途汽车碰撞平均力-位移曲线
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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F* l 2
F* l*2
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第三节 事故力学与相似模型原理 二、完全相似模型
两个过程动态或者机械相似性除了取决于边界 和初始条件之外,还需要满足条件: 确定的自然法则必须相同,即在相似比例的力 分级条件下,过程应相互反射。
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
在材料相同的条件下,
=1,
* F
1,l*2
t*2
l
l* t*
(6-9)
这两个方程的三个基本比例因子中,只有一个 可以自由选择,因此优先选择的比例因子应该 是与质量或者尺寸成比例的比例因子l。
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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惯性力和塑性变形相似条件下的诱导物理参数与相似比 表6-10
碰撞变形位移是由加速度信号的二重积分得 到。 因为在碰撞过程中,汽车质量会逐渐减少, 所以由此得到的力-位移特性为近似值。这 种减少的情况在一定程度上可由被侵占的质 量来补偿,并在以后的碰撞中发生作用。
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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第三节 事故力学与相似模型原理 二、完全相似模型
动态完全相似模型需要所有基本物理参数必 须相似,满足的三个条件为几何相似性、力 相似性、时间相似性,即
l l*l
t
t*t
F F * F
(6-4)
l、t、f ----原型的基本物理参数尺寸、时间、力 l’、t’、f’ ----模型的基本物理参数尺寸、时间、力 l*、t*、f* ----基本物理参数尺寸、时间、力的相似比 (也称为比例因子或比例变换)
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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汽车事故工程中常用的诱导物理参数与相似比 表6-9
物第理三参数节 事物故理力法则学与相相似似比模型原物理理参数 二、物完理全法则相似模相型似比
变形 S S * S
S*
质量 m l *3 m l*3
Fi*
F*
l*4 t*2
F*l*2
FP*
F*
F F
l *2
F*l*2
Fi*
FP*
*
l *4 t *2
F*l*2
(6-7) (6-8)
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第三节 事故力学与相似模型原理 二、完全相似模型 1.在惯性力和塑性变形条件下的相似性
FP FP
F F
l2 l2
F F
l *2
FP*
(6-6)
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第三节 事故力学与相似模型原理 二、完全相似模型 1.在惯性力和塑性变形条件下的相似性
完全动态相似时,全部比例因子必须有相同的传递比例。
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第三节 事故力学与相似模型原理 一、汽车碰撞刚度
在横坐标位移 达到800mm 位置前表现了 同样趋势的力 -位移曲线, 此后累计位移 增加最终达到 1100mm的位 移
小型轿车碰撞平均力-位移曲线
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
速度
v l* v t*
l* t*
惯性矩
J l5 J l*5
加速度
a
l* t *2
a
l* t*2
刚度
C
F* l
C
F* l*
l 面积 A l *2 A
*2
能量
E F* l* E F*l*
体积 V l *3 V l *3
应力
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第三节 事故力学与相似模型原理
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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第三节 事故力学与相似模型原理 二、完全相似模型 1.在惯性力和塑性变形条件下的相似性
两个过程动态或者机械相似性除了取决于边界 和初始条件之外,还需要满足条件: 确定的自然法则必须相同,即在相似比例的力 分级条件下,过程应相互反射。
物第理三参数节 事物故理力法则学与相相似似比模型原物理理参数
物理法则
相似比
时间 t t *t l *t l *
质量
m l*3m l*3
变形
S l*S
l*
速度 v v 1
加速度 a l*1a
l* 1
面积
A l *2 A
l *2
惯性矩 刚度 能量 应力
J l *5 J l*5
C l*C
l*
E l *3E
l *3
1
体积
V l*3V l*3
第三节 事故力学与相似模型原理 一、汽车碰撞刚度
横坐标位移 达到 1200mm的 位置即停止
中型轿车碰撞平均力-位移曲线
第六章 汽车碰撞试验和相似模型原理 6-1 6-2 6-3 6-4
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第三节 事故力学与相似模型原理 一、汽车碰撞刚度
继续增大到 更高的负载
大型轿车碰撞平均力-位移曲线
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