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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯修改后打印
系： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
姓 名： 方勇
學(xué) 號(hào)： 060104243
(用外文寫)
外文出處：Advances in Engineering Software
39 (2008) 459–465
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導(dǎo)教師評(píng)語：
外文翻譯遵循了原文，用詞準(zhǔn)確，語句也比較通順，整體質(zhì)量良好，但存在個(gè)別語句較生硬的不足。
簽名：
年 月 日
注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。
附件1：外文資料翻譯譯文
基于車身三維變形分析的汽車碰撞事故的重構(gòu)
1.引言
車禍帶給人引人注目的悲劇，已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會(huì)問題，危及人民和他們的財(cái)產(chǎn)，特別是像中國(guó)這樣飛速發(fā)展的發(fā)展中國(guó)家。這些年由于民事訴訟案件的增加，車輛碰撞分析和事故重建已變得日益流行。車輛撞車事故重建的最關(guān)鍵因素是恢復(fù)車輛碰撞前的速度。
汽車碰撞事故的整個(gè)過程可分為3個(gè)階段：
（1）碰撞前的影響——汽車出發(fā)點(diǎn)的重建的依據(jù)是從事故現(xiàn)場(chǎng)獲得。
（2）碰撞時(shí)的影響——汽車的速度、方向、位置等等因素的影響起決定性作用。
（3）碰撞后的影響——速度和軌跡（通常未知）起關(guān)鍵作用。事故分析的主要線索是通過車輛碰撞后的狀態(tài)來推測(cè)碰撞前的位置。然后通過收集、記錄、調(diào)查與分析事故現(xiàn)場(chǎng)。
有很多方法來評(píng)估車輛的速度，評(píng)估速度通常用以下的一種或更多的方面入手：
（1）動(dòng)力/能量分析
（2）傷害/能量分析
（3）離心力分析
（4）起動(dòng)，翻倒或飛躍的分析
（5）幾何和時(shí)序分析
（6）事件數(shù)據(jù)記錄儀
常用的事故再現(xiàn)方法在實(shí)際應(yīng)用方面存在著一定的局限性，另一方面，動(dòng)量/能量這個(gè)分析方法需要清晰地剎車痕跡或事故中其他車輛的位置，但是現(xiàn)在由于ABS系統(tǒng)剎車痕跡很弱或根本不存在了。變形/能量分析方法重建事故主要從車體的變形角度考慮。另一個(gè)方法只能應(yīng)用在特殊的交通事故中。
由于交通事故種類多樣，復(fù)雜，瞬時(shí)性，對(duì)事故手動(dòng)定量分析的精度相當(dāng)?shù)牡?。?duì)于交通事故，找出碰撞前的速度和軌跡是主要目標(biāo)。在車輛碰撞事故中車輛的彈性變形和其他碰撞物體是重要的信息，然而，考慮到變形這個(gè)因素，用計(jì)算機(jī)仿真模型重建交通事故很少。由于仿真技術(shù)的發(fā)展，變形可以通過有限元法被充分利用，這樣對(duì)重建交通事故起到重要的作用。清晰地有限元法不僅能得到高速下的材料應(yīng)變率，而且使用很小的積分時(shí)間元同樣可以弄清塑料的彈性特征。因此，在研究重建汽車事故中使用有限元分析法可以取得一個(gè)很高的計(jì)算精度。此外，對(duì)結(jié)果的有效描述，通過使用有限元法后期加工軟件和對(duì)主要能量吸收部分變形現(xiàn)象的直接觀察可以得到三維動(dòng)畫，同樣可以用于多種類型的事故，如擋泥板和前面的縱向梁。這不能通過其他事故重建程序完成。目前，有限元法廣泛應(yīng)用于車輛模擬碰撞，可惜的是FEM重來就沒對(duì)事故重建很好的運(yùn)用有限元法，因?yàn)槟切枰芏嗟哪M碰撞次數(shù)，也將花費(fèi)大量的時(shí)間。
因此，這是一篇關(guān)于使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和有限元方法發(fā)展重建事故技術(shù)的論文，在當(dāng)前的方法中，模擬汽車碰撞事故采用LSDYNA非線性有限元法。在碰撞事故數(shù)字信息的基礎(chǔ)上，一個(gè)三層正反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于生成一個(gè)初始碰撞參數(shù)與變形指數(shù)E的近似函數(shù)。
E的近似函數(shù)是遺傳算法約束下的最大速度和角度，本程序適用于一個(gè)典型的交通事故：縱向梁和擋泥板上要點(diǎn)的變形可以用來進(jìn)行測(cè)量仿真結(jié)果。這些結(jié)果可通過BP學(xué)習(xí)規(guī)則用于培養(yǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，預(yù)先碰撞速度可以通過訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得，那為事故判斷提供了科學(xué)依據(jù)。
2.非線性有限元方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
2.1非線性有限元法的碰撞模擬
由于整體的某點(diǎn)，通過解決動(dòng)量方程可以找到變形的時(shí)間現(xiàn)象。
顯示不了，所有公式再往右縮進(jìn)2字符！
式（1）
式中，是柯西壓力,是電流密度,f是體積力密度、是加速度。
式（1)滿足牽引力的邊界條件：
式（2）
在邊界上，位移邊界條件是：
式（3）
在的邊界上，連續(xù)中斷
式（4）
沿著的邊界上當(dāng)時(shí) ，能量方程：
式（5）
式中，V是相對(duì)體積，和代表偏應(yīng)力和壓力
式（6）
式（7）
式中，是體積粘性，是張量積，如果i=j,=1,否則=0.是張應(yīng)力
已知
式（8）
式中， 滿足所有邊界要求，這個(gè)綜合結(jié)束通用幾何學(xué)，通過使用分歧理論，它引出一個(gè)虛擬工作原理。
式（9）
這個(gè)結(jié)構(gòu)和成分可以通過很多原理模仿，形狀函數(shù)方面的拉格朗日原理代表了幾何元素，裝配后，基本的質(zhì)量集中在節(jié)點(diǎn)。然而,模擬碰撞有限元模型包含大量的要素，詳細(xì)差分法的時(shí)間元是少的，計(jì)算的時(shí)間是相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)。
2.2 利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為全球性的近似工具被廣泛使用，因?yàn)樵谶^去經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上它有能力去處理和繪制外部數(shù)據(jù)和信息。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，傳輸和處理的輸入數(shù)據(jù)被分配到一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的單位叫做神經(jīng)元。當(dāng)加權(quán)和的投入超過活化價(jià)值時(shí)，每個(gè)神經(jīng)元返回一個(gè)輸出信號(hào)。輸出值通過定義一個(gè)轉(zhuǎn)移功能可以計(jì)算出，也稱為激活功能。
在這項(xiàng)研究中一個(gè)正反饋多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被使用，該網(wǎng)絡(luò)由第一層神經(jīng)元，一個(gè)或多個(gè)隱藏層和輸出層組成。圖1作為補(bǔ)充。
圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
第一層叫做輸入層，收到外部輸入信號(hào)轉(zhuǎn)移到隱藏層。這個(gè)信號(hào)由隱藏層到輸出層被改進(jìn)、加權(quán)和重新分配。電流神經(jīng)元的KTH層的輸出信號(hào)可以計(jì)算出來：
式（10）
式中，是地方傳遞函數(shù)考慮層，一個(gè)C形功能是用作神經(jīng)元的隱藏層，這個(gè)功能可以寫成：
式（11）
神經(jīng)元的輸出層使用一個(gè)線性傳遞函數(shù) ：
式（12）
式中，fi是ki 神經(jīng)元的激活信號(hào)，激活價(jià)值計(jì)算為：
式（13）
在學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的過程中涉及到很多的實(shí)例，訓(xùn)練集以輸入輸出為已知的一種經(jīng)驗(yàn)，連接重量和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值偏差改變了，所以最小化了已知和計(jì)算的輸出中的偏差。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)法則，其中已知和計(jì)算的輸出均方根是最小化得。訓(xùn)練的過程是執(zhí)行L-M算法，這個(gè)算法最初是為最小二乘方設(shè)計(jì)的，其中目標(biāo)函數(shù)被定義為平方的概括，像這樣的目標(biāo)函數(shù)正在研究。
一個(gè)批處理模式用于完成訓(xùn)練過程，每個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單一的平方誤差的輸出被規(guī)定為平方根誤差的概括，由每個(gè)案例的訓(xùn)練的到。事實(shí)上，考慮到N對(duì)輸入輸出的訓(xùn)練區(qū)，最小化誤差被定義為RMS
式（14）
為了提高學(xué)習(xí)階段的速度和效率，輸入和輸出數(shù)據(jù)被定標(biāo)，于此，利用方程輸入數(shù)據(jù)被標(biāo)的為0和1之間的線性攀升。
式（15）
式中，X是設(shè)計(jì)變量矢量的刻度值，Xmax和Xmin是各自設(shè)計(jì)領(lǐng)域的最大和最小值。當(dāng)輸出值主要和變形有關(guān)的時(shí)候，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入值的選擇描述了考慮結(jié)構(gòu)的速度和角度。
3. 有限元法的事故重建和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
根據(jù)碰撞事故的特征指標(biāo)，給予事故評(píng)估的目錄，X1，X2， .. .,Xn，在碰撞中主要部件的崩潰體現(xiàn)了變形的關(guān)鍵。這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是圓孔和螺栓孔的選擇，這樣很容易找到。中心圓孔的變形能通過孔上3分圓的變形測(cè)量，螺栓孔的變形可以通過在那的3坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息測(cè)量。
從調(diào)查事故現(xiàn)場(chǎng)使用這些指標(biāo)的測(cè)量值，x1e,x2e, . . .，xne，這些指標(biāo)的計(jì)算從電腦模擬:x1c,x2c, . . .,xnc,指數(shù)E反應(yīng)了事故重建的難易度。
式（16）
如何取指數(shù)E的最大值是重復(fù)電腦模擬的過程，在短時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)仿真和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模相結(jié)合的方法是事故重建的一種技術(shù)改造。有限元分析往往為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)和測(cè)試產(chǎn)生例子，并使用商務(wù)條列LS-DYNA。
訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠繪制清變量間的關(guān)系，也就是汽車的初速度和角度，目標(biāo)函數(shù)也就是指數(shù)E。解決訓(xùn)練模式的執(zhí)行是通過design-of-experiment這個(gè)技術(shù)，這為了得到均勻分配內(nèi)部領(lǐng)域，最大的指數(shù)E是利用訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的遺傳算法取得，如圖2所示：
圖2 事故重建流程圖
4.交通事故實(shí)例應(yīng)用
4.1事故現(xiàn)場(chǎng)有限元模型建立
采用有限元法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)一例真實(shí)汽車事故進(jìn)行了再現(xiàn)分析，該事故發(fā)生在2001年12月海南試車場(chǎng)，如圖3所示。
圖3 事故現(xiàn)場(chǎng)的圖片
針對(duì)本次事故的特點(diǎn)，選擇前縱梁和擋泥板作為變形量測(cè)量對(duì)象 用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量了車身變形，首先在車身后部未發(fā)生變形的部位建立車身坐標(biāo)系．選擇前縱粱上的7個(gè)螺栓定位點(diǎn) 及擋泥板上4個(gè)圓孔的圓心作為關(guān)鍵點(diǎn)．用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量了其坐標(biāo)，，因?yàn)檫@2個(gè)主要能量吸收部分幾乎不受到粗糙表面的影響，他們應(yīng)該比前面更可靠：圖4是攝影測(cè)量變形的關(guān)鍵點(diǎn)，圖5是擋泥板和縱前梁的關(guān)鍵點(diǎn)。
圖4 關(guān)鍵點(diǎn)變髟量刪量現(xiàn)場(chǎng)照片
圖5 擋泥板和縱前梁的關(guān)鍵點(diǎn)
4.2 有限元建模
車輛模型是先拆卸和組成幾大類：框架、前面的內(nèi)部、機(jī)艙、門、等。利用UG和catia軟件獲得三維幾何數(shù)據(jù)的每個(gè)組成部分。接下來，為了嚙合與模型裝配這些文件輸入到Hypermesh軟件。最后，這個(gè)模型是翻譯LS-DYNA輸入文件。眾所周知，這個(gè)系統(tǒng)地總體結(jié)構(gòu)式由通過關(guān)節(jié)連接的130個(gè)部分組成（包括點(diǎn)焊機(jī)、電弧焊接、螺栓鉚連接,連接和膠粘劑粘）。許多不同類型的元素是用來描述幾何形狀，連接特性等。當(dāng)某些特定條件得到滿足時(shí)，包括不合格的殼單元，橫梁?jiǎn)卧?，桿單元，六面體單元，彈簧單元，剛性單元，特定焊接單元
一個(gè)模擬正面碰撞中占有者的動(dòng)態(tài)行為的三維虛擬模型被建立，模型的所有部分使用球面和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接，該數(shù)據(jù)模型根據(jù)CMVDR294對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法被驗(yàn)證（中國(guó)汽車設(shè)計(jì)準(zhǔn)則），圖6是比較實(shí)驗(yàn)和數(shù)值間加速-時(shí)間曲線。
圖6 測(cè)試結(jié)果和仿真結(jié)果加速度曲線
在這個(gè)模擬中，引擎的變形不被考慮，但被當(dāng)做一個(gè)剛性的部分，門使用鉸鏈和門鎖連接到車身，根據(jù)交通事故現(xiàn)場(chǎng)的照片，整個(gè)模型也包含墻的有限元模型 圖7是商業(yè)車輛和墻的有限元模型，圖8是擋泥板和前縱向梁的有限元模型。
圖7 墻和商用車輛的有限元模型
圖8 擋泥板和縱向梁的有限元模型
4.3 事故重建
縱向梁和擋泥板的變形測(cè)量值都列在表1。
把商用車輛的速度和方向作為設(shè)計(jì)變量，把上界和下界設(shè)計(jì)變量限制在
表1 變形的要點(diǎn)
表2所示：每個(gè)實(shí)際變量的六設(shè)計(jì)水平有各種相同的間隔。
表2 設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)水平
在設(shè)計(jì)區(qū)域中訓(xùn)練區(qū)總共由36個(gè)要點(diǎn)構(gòu)成，測(cè)試區(qū)由設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)隨機(jī)挑選的4個(gè)要點(diǎn)構(gòu)成，平均CPU時(shí)間為一個(gè)單一的有限元分析約八小時(shí)的onyx3800使用4個(gè)cpu SGI系統(tǒng)并行計(jì)算機(jī)。
要點(diǎn)11的變形數(shù)據(jù)和指數(shù)E是為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值的每個(gè)模擬仿真設(shè)計(jì)的， 培訓(xùn)參數(shù)主要包括學(xué)習(xí)速率和動(dòng)力常數(shù)。如圖9所示
圖9 訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
從表3,可以發(fā)現(xiàn),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能映射關(guān)系初始?jí)嫐У膮?shù)與變形指標(biāo)的準(zhǔn)確的方式，指數(shù)E的最大值利用訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遺傳算法獲得的，圖10顯示仿真結(jié)果，可以這樣說，真正事故中的速度和角度和模擬中的十分吻合。
表3 有限元法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的指數(shù)E
圖10 16度和51km/h條件下的仿真結(jié)果
4.4 結(jié)果確認(rèn)
由于事故現(xiàn)場(chǎng)中輪胎的清晰痕跡（圖3a顯示）我們可以得到模型的標(biāo)志，利用數(shù)字技術(shù)解決了帕方程得到了對(duì)象點(diǎn)集（見圖11）。所以墻和車輛運(yùn)動(dòng)方向間的角度能夠從這個(gè)模型中測(cè)量，結(jié)果是16.89度。然后這個(gè)模型會(huì)輸入到PC-CRASH中，車輛撞墻前的速度能被計(jì)算出事49.3km/h。
PC-Crash包含了幾種不同的計(jì)算模型,包括一個(gè)脈沖動(dòng)量模型，一個(gè)剛度沖擊模型，一個(gè)模擬軌道動(dòng)力模型，和一種簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)模型。為了最大多功能化，PC-Crash模擬結(jié)果能在平面和立體圖，三維透視圖和大量的圖表和表格中獲得。
PC-Crash的仿真結(jié)果非常接近有限元方法，但是這個(gè)軟件不能利用車輛變形的信息，和它完全依賴輪胎的痕跡。眾所周知，現(xiàn)在很多車輛安裝ABS防抱死系統(tǒng)使得車輛很難獲得清晰地剎車痕，此外，天氣和人都很容易損壞剎車痕，有限元方法通過車輛變形解決了速度和角度，并不需要任何外部條件，如剎車痕等。因此，有限元方法可以得到更可靠的結(jié)果。
圖11 事故現(xiàn)場(chǎng)的三維重建
5. 總結(jié)
本文提供了結(jié)合有限元分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來重建碰撞事故的一種新的技術(shù)，利用有限元模擬充分考慮彈性變形和應(yīng)變速率的研究結(jié)果更準(zhǔn)確。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最初的碰撞參數(shù)和關(guān)鍵點(diǎn)的變形之間的關(guān)系能正確的繪制出，因此它降低了有限元模擬的周期。為了驗(yàn)證，程序用于一個(gè)典型的交通事故。利用訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真的碰撞前速度和角度和真正的意外相一致，可以為事故的判斷提供一種科學(xué)的依據(jù)。
附件2：外文原文（復(fù)印件）
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系：
機(jī)械工程系
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
方勇
學(xué) 號(hào)：
060104243
設(shè)計(jì)(論文)題目：
汽車碰撞模擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2010年2月24日 ~ 6月5日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
肖 猛
專業(yè)負(fù)責(zé)人:
發(fā)任務(wù)書日期: 2010年 2 月 23 日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)；
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生初步了解汽車模擬碰撞試驗(yàn)的目的。實(shí)現(xiàn)模擬碰撞的手段與方法。能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)初步進(jìn)行裝置設(shè)計(jì)，提高綜合運(yùn)用機(jī)、液一體化知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算的能力。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
（1）設(shè)計(jì)撞擊小車重量：M＝480kg ± 5kg；
小車撞擊速度：V＝48 ± 0.5km/s；
導(dǎo)軌長(zhǎng)度：L＝25m。
（2）設(shè)計(jì)緩沖器使撞擊后減速曲線符合ECE16標(biāo)準(zhǔn)，給出模擬碰撞曲線。
（3）小車運(yùn)動(dòng)動(dòng)力源需保證每次撞擊速度一致，且結(jié)構(gòu)緊湊。小車和緩沖器強(qiáng)度需滿足要求。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
（1）論文綜述；
（2）英文文獻(xiàn)翻譯；
（3）撞擊試驗(yàn)臺(tái)總圖一張，緩沖器總圖一張和相關(guān)零件圖若干；
（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書和有關(guān)計(jì)算程序。
4．主要參考文獻(xiàn)：
[1] 上海市教育委員會(huì).現(xiàn)代汽車安全技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2006.
[2] 鐘志華等.汽車碰撞安全技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
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[7] 楊培元，朱福元. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
[8]王瑄，陳弘，董麗莉，趙航. CATARC汽車模擬碰撞試驗(yàn)系統(tǒng)的研究[J].汽車技術(shù)，1996（10）：28-32.
[9]劉學(xué)術(shù)，宋振寰，于長(zhǎng)吉.汽車碰撞基本規(guī)律研究[J].汽車技術(shù)，2004（3）：22-25.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
2月16日 ~ 2月23日
2月24日 ~ 3月19日
3月20日 ~ 3月25日
3月26日 ~ 4月30日
5月 1日 ~ 5月7日
5月8日 ~ 5月25日
6月1日
6月5日
下發(fā)任務(wù)書，布置外文翻譯
調(diào)研，查文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告，完成外文資料翻譯
檢查開題報(bào)告，外文翻譯
系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
計(jì)算分析與繪圖
畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫，申請(qǐng)優(yōu)秀畢業(yè)論文
優(yōu)秀論文答辯
答辯
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名：
方勇
學(xué) 號(hào)：
060104243
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目：
汽車碰撞模擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
肖 猛
2010年3月19日
開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
1．研究背景
隨著科技的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高，汽車己經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)、工作、生活中不可缺少的代步工具，對(duì)人們的生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了深刻的影響。作為一種便捷的現(xiàn)代化交通工具，汽車在給人們帶來極大便利的同時(shí)，也因其造成的交通事故給人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅。隨著全球汽車保有量的不斷增加，交通事故也隨之增加，交通事故己經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的一大社會(huì)問題。
這是一組讓人膛目結(jié)舌的數(shù)字。美國(guó)的汽車保有量為1.3億輛，每年道路交通死亡4萬人左右；日本的汽車保有量近8000萬輛，每年道路交通死亡1.1萬人，去年降到8000人。中國(guó)的汽車保有量是3000萬輛，每年道路交通死亡近11萬人，單車事故率相當(dāng)于美國(guó)的近13倍，日本的近40倍[1]。除去交通狀況等客觀因素，一個(gè)不可回避的原因就是中國(guó)汽車安全系數(shù)低，我國(guó)交通事故的嚴(yán)重程度由此可想而知。隨著我國(guó)道路交通狀況的不斷改善，我國(guó)汽車的保有量不斷增加，車速也逐漸提高，交通事故總量和所造成的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失近年來也呈上升趨勢(shì)。加強(qiáng)道路交通系統(tǒng)和汽車安全的研究，預(yù)防交通事故，是需要全社會(huì)共同關(guān)注和迫切改善的重要課題[2]。
汽車安全性問題與汽車的各種性能等直接或間接有關(guān)，對(duì)其研究最初是與提高汽車的整車性能的研究交織在一起的。隨著二戰(zhàn)后汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，到60年代中期，西方發(fā)達(dá)國(guó)家中汽車的保有量和汽車的動(dòng)力性能有了明顯的提高，公路上的車流密度和車流速度己達(dá)到了一個(gè)空前高的水平，汽車事故發(fā)生率空前高漲，汽車安全性受到了公眾和政府部門的高度重視。從這一時(shí)期開始，各國(guó)相繼制定或修訂了安全法規(guī)，如美國(guó)的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS等[3]。在這些法規(guī)的制約下，以及為了提高汽車產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，各大汽車制造商和一些研究機(jī)構(gòu)開展了汽車安全性的專門研究。汽車安全性研究逐漸從汽車技術(shù)研究的其他領(lǐng)域分離出來形成了一個(gè)獨(dú)立的分支。
2．汽車安全性的種類
汽車安全性可劃分為主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性[5]。被動(dòng)安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠?qū)噧?nèi)乘員或車外行人進(jìn)行保護(hù)，以免發(fā)生傷害或使傷害減低到最低程度的性能。目前，汽車被動(dòng)安全性研究?jī)?nèi)容包括車身結(jié)構(gòu)抗撞性研究、碰撞生物力學(xué)研究以及乘員約束系統(tǒng)及安全駕駛室內(nèi)飾組件的開發(fā)研究這三個(gè)方面。
汽車被動(dòng)安全性研究方法包括試驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)仿真研究?jī)煞N[6]。汽車被動(dòng)安全性的研究最早通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，內(nèi)容包括臺(tái)架沖擊試驗(yàn)、臺(tái)車碰撞模擬試驗(yàn)和實(shí)車碰撞試驗(yàn)。實(shí)車碰撞試驗(yàn)主要用來對(duì)己開發(fā)出的成品車型進(jìn)行按法規(guī)(如美國(guó)FMVSS汽車安全標(biāo)準(zhǔn))要求的試驗(yàn)，以鑒定其是否達(dá)到法規(guī)要求。涉及整車結(jié)構(gòu)的相關(guān)FMVSS安全標(biāo)準(zhǔn)都要求進(jìn)行時(shí)速為48km/h的實(shí)車與固定障壁的前碰實(shí)驗(yàn)。前面固定障礙物的沖擊代表最嚴(yán)重的汽車碰撞類型。適合于該碰撞試驗(yàn)的固定障礙物通常由至少3m寬、1.5m高、0.6m厚的鋼筋混凝土制成。在障礙物后面堆有大約90.000噸夯實(shí)的砂土或其等價(jià)物。障礙物平面垂直于汽車最后趨近路線，且表面鋪有19mm厚的層壓板。采用道軌來控制試驗(yàn)汽車的方向，整個(gè)車輛的加速度可借安置于車地板或大梁或靠近車門中柱的車身門檻處的加速度儀來測(cè)量。我國(guó)的碰撞試驗(yàn)使用的是剛性的水泥墻，其上覆蓋的20cm的木板并不存在變形吸能的作用，只是為了保護(hù)儀器，反而是歐洲的重疊碰撞試驗(yàn)中測(cè)試車輛并不是直接撞向剛性墻壁，而是與一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)的吸能塊發(fā)生重疊碰撞，用這個(gè)吸能塊來模仿對(duì)面來車。
汽車主動(dòng)安全對(duì)策主要涉及汽車的制動(dòng)性、動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息性等方面。包括防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)、橫擺控制系統(tǒng)、車距報(bào)警系統(tǒng)、駕駛輔助預(yù)警系統(tǒng)、安全導(dǎo)航系統(tǒng)后視鏡、高位制動(dòng)燈等汽車主動(dòng)安全裝置[7]。
3．汽車模擬碰撞的研究
（1）國(guó)外汽車碰撞模擬研究與發(fā)展?fàn)顩r
對(duì)汽車碰撞的研究，國(guó)外起步較早。較早開展汽車碰撞研究的是美國(guó)。早期汽車碰撞研究主要是進(jìn)行各種條件下的碰撞試驗(yàn)，包括實(shí)車試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)，如前所述。國(guó)外 汽 車碰撞模擬最早出現(xiàn)在60年代末期，由于當(dāng)時(shí)受計(jì)算機(jī)硬件水平的限制，一輛車僅包含幾十個(gè)節(jié)點(diǎn)，單元類型也局限于梁?jiǎn)卧?，?dāng)時(shí)的碰撞模擬主要是對(duì)實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)的預(yù)測(cè)。80年代由于Cray等巨型機(jī)的出現(xiàn)和顯式積分理論的成熟，人們開始研究對(duì)整車的耐撞有限元分析，汽車單元數(shù)量發(fā)展到幾千個(gè)，同時(shí)開發(fā)出了與汽車結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的薄壁單元。進(jìn)入90年代以來，由于汽車碰撞的商業(yè)化軟件不斷完善，單元數(shù)量也擴(kuò)大到幾萬個(gè)甚至幾十萬個(gè)，汽車碰撞模擬結(jié)果越來越接近于實(shí)際。由于計(jì)算機(jī)開始廣泛采用了并行技術(shù)，使得運(yùn)算時(shí)間大大減少，甚至現(xiàn)在普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)也可以進(jìn)行碰撞仿真分析。目前在汽車發(fā)達(dá)國(guó)家汽車碰撞模擬研究已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)成熟的地步，開發(fā)出了許多成熟的用于碰撞模擬的成熟商業(yè)軟件包，已經(jīng)部分取代實(shí)驗(yàn)室的工作。
（2） 國(guó)外開展汽車碰撞模擬研究的方向
國(guó)外開展的汽車碰撞計(jì)算機(jī)模擬研究主要包括事故再(ACCIDENTRECONSTRUCTION),碰撞受害者模擬(CRASH VICTIM SIMULATION)、汽車結(jié)構(gòu)抗撞性模擬(SIMULATION OF AUTOMOBILE'S CRASHWORTHI-NESS)三個(gè)方向[9-12]。事故再現(xiàn)研究的內(nèi)容是，在汽車事故發(fā)生后，由汽車的最終位置開始，運(yùn)用按經(jīng)驗(yàn)建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型往回推算，即反向經(jīng)由碰撞后階段一碰撞階段一碰撞前階段，使事故的情況在時(shí)間和空間上得以重現(xiàn)。汽車 碰 撞 受害者模擬的研究工作開始于60年代中期，使用的動(dòng)力學(xué)分析模型是多剛體系統(tǒng)模型和生物力學(xué)分析模型，分別用來模擬人體整體動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和人體局部結(jié)構(gòu)傷害程度。汽車 結(jié) 構(gòu) 抗撞性模擬的動(dòng)力學(xué)分析模型是非線性大變形有限元模型。有限元模型的優(yōu)點(diǎn)在于能真實(shí)地描述結(jié)構(gòu)變形，適用于建立汽車結(jié)構(gòu)模型及人體局部結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)分析模型。
（3） 國(guó)內(nèi)汽車碰撞模擬研究狀況
我國(guó)對(duì)汽車被動(dòng)安全性進(jìn)行系統(tǒng)研究是從上個(gè)世紀(jì)80年代后期開始的，汽車碰撞研究工作也開始于這一時(shí)期，取得了可喜的成績(jī)。1989年，吉林工業(yè)大學(xué)和西安公路交通大學(xué)分別建立了“剛體+彈塑性彈簧”數(shù)學(xué)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論模型和“剛體+彈簧阻尼”數(shù)學(xué)模型[13]。后者還做了模型碰撞試驗(yàn)，驗(yàn)證其理論模型。次年，吉林工業(yè)大學(xué)李卓森教授和李洪國(guó)教授就計(jì)算機(jī)模擬中所需的汽車碰撞剛度和汽車正面碰撞方程式等方面進(jìn)行了探討。1996年清華大學(xué)的黃世霖、王春雨等人應(yīng)用DYNA3D研究了車架結(jié)構(gòu)的耐撞性能并在此研究基礎(chǔ)上對(duì)車架結(jié)構(gòu)提出了改進(jìn)措施。從2000年開始，我國(guó)一直實(shí)施汽車正面碰撞法規(guī)，即是100%正面全接觸碰撞試驗(yàn)。2003年，我國(guó)己經(jīng)制定GB 11551汽車正碰國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而事實(shí)上，在道路交通事故中，由于側(cè)面碰撞造成的傷亡事故也占有相當(dāng)比例，約有20%。在清華大學(xué)汽車碰撞試驗(yàn)室和中國(guó)汽車技術(shù)研究中心碰撞試驗(yàn)室進(jìn)行了大量的碰撞試驗(yàn)，才最終確定了我國(guó)汽車側(cè)碰國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(送審稿)的內(nèi)容，并計(jì)劃于2006年7月1日起正式實(shí)施[14-16]。
4.個(gè)人感想
汽車碰撞試驗(yàn)是汽車碰撞安全性研究中最準(zhǔn)確可靠的方法，所開發(fā)汽車的碰撞安全性最終都得通過實(shí)車碰撞試驗(yàn)來檢驗(yàn)。但此類試驗(yàn)是汽車開發(fā)中一種昂貴的“試錯(cuò)”過程，所需開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，開發(fā)成本高。因此，尋求通過對(duì)汽車碰撞進(jìn)行模擬計(jì)算來部分地取代與改進(jìn)汽車碰撞試驗(yàn)工作，已成為汽車碰撞安全性研究中的一種必然趨勢(shì)。通過模擬計(jì)算來分析汽車的碰撞性能，可以為汽車設(shè)計(jì)或改進(jìn)工作提供一些基本規(guī)律和指導(dǎo)方向，減少試驗(yàn)次數(shù)，避免大量嘗試性的工作，這樣既能節(jié)約開發(fā)成本，又可縮短開發(fā)時(shí)間。在我國(guó)當(dāng)前財(cái)力物力有限，相關(guān)的試驗(yàn)條件還不充分具備的條件下，應(yīng)用有限元模擬計(jì)算的方法來研究汽車的側(cè)面碰撞安全性，就更加具有現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
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[12] 梁宏毅，關(guān)喬，陳建偉解析中國(guó)汽車正面碰撞試驗(yàn)法規(guī)[J]，世界汽車，2001.
[13] 朱西產(chǎn).實(shí)車碰撞試驗(yàn)法規(guī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車技術(shù)，2001,4:5-10.
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[16] 張覺慧，譚敦松，高衛(wèi)民等.汽車碰撞的有限元法及車門的抗撞性研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997,25(4):450-454.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
研究問題：
本課題主要研究的是設(shè)計(jì)一個(gè)軌道，一個(gè)撞擊試驗(yàn)臺(tái)，緩沖器和相關(guān)零件，設(shè)計(jì)緩沖器使撞擊后減速曲線符合ECE16標(biāo)準(zhǔn)，給出模擬碰撞曲線。小車和緩沖器強(qiáng)度需滿足要求。
研究手段：
（1）采用液壓式緩沖器，設(shè)計(jì)緩沖器結(jié)構(gòu)；
（2）設(shè)計(jì)模擬碰撞試驗(yàn)臺(tái)的其他部件；
（2）通過CAD繪圖軟件繪制結(jié)構(gòu)圖。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
“文獻(xiàn)綜述”以交通事故的嚴(yán)重性作為課題研究的背景，簡(jiǎn)述了汽車檢測(cè)與安全的重要性，闡述了國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車碰撞的研究和發(fā)展情況，最后結(jié)合課題內(nèi)容提出了自己的看法。論述與課題研究?jī)?nèi)容和主題結(jié)合緊密，敘述清楚，有一定的綜合能力，表明該同學(xué)對(duì)課題相關(guān)研究?jī)?nèi)容已有一定的理解。
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
本課題是關(guān)于汽車碰撞模擬試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，涉及面較寬，深度和廣度適中，工作量適中，需要學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，應(yīng)該能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
南京理工大學(xué)紫金學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)
作 者:
方勇
學(xué) 號(hào)：
060104243
系：
機(jī)械工程
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
題 目:
汽車碰撞模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
講師
肖猛
指導(dǎo)者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
評(píng)閱者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
2010年 5月
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要
汽車模擬碰撞試驗(yàn)臺(tái)由基架、導(dǎo)軌、滑車、牽引裝置、液壓緩沖系統(tǒng)及碰撞壁組成。安裝在導(dǎo)軌上的滑車被牽引裝置拖動(dòng)，拉伸彈性橡皮繩給滑車提供較大初始加速度，小車以48KM/h的速度碰撞緩沖器，緩沖器在一定的時(shí)間內(nèi)把小車的速度由48KM/h減到0。本文主要研究的對(duì)象是液壓緩沖器，該液壓緩沖器主要作用是將小車的碰撞加速度控制在ECER16標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)。
關(guān)鍵詞 模擬碰撞 試驗(yàn)臺(tái) 液壓緩沖器
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要
Title The Design of Vehicle Simulation Impact Test System
Abstract：
This simulation impact test bed of vehicle is composed of base mounting, guide rail, sheave block, draw gear, Hydraulic buffer system and Collisions wall. The sheave block mounted in guide rail is driven by draw gear, elastic rubber ropes as a kind of media is stretched to provide biggish initial acceleration, the sheave block collision the buffer with the speed 48km/h.The buffer reduced the speed of sheave block from 48km/h to 0 in a certain period of time. This paper mainly studies the object is hydraulic buffer, the buffer’s main effect is control the sheave block’s crash acceleration in ECER16 standard curve range.
Keywords Simulation collision; test-bed; Hydraulic buffer