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南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯修改后打印
系： 機械工程系
專 業(yè)： 機械工程及自動化
姓 名： 方勇
學(xué) 號： 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，但存在個別語句較生硬的不足。
簽名：
年 月 日
注：請將該封面與附件裝訂成冊。
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)重的社會問題，危及人民和他們的財產(chǎn)，特別是像中國這樣飛速發(fā)展的發(fā)展中國家。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過程可分為3個階段：
（1）碰撞前的影響——汽車出發(fā)點的重建的依據(jù)是從事故現(xiàn)場獲得。
（2）碰撞時的影響——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。
有很多方法來評估車輛的速度，評估速度通常用以下的一種或更多的方面入手：
（1）動力/能量分析
（2）傷害/能量分析
（3）離心力分析
（4）起動，翻倒或飛躍的分析
（5）幾何和時序分析
（6）事件數(shù)據(jù)記錄儀
常用的事故再現(xiàn)方法在實際應(yīng)用方面存在著一定的局限性，另一方面，動量/能量這個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，瞬時性，對事故手動定量分析的精度相當(dāng)?shù)牡汀τ诮煌ㄊ鹿?，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，考慮到變形這個因素，用計算機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很高的計算精度。此外，對結(jié)果的有效描述，通過使用有限元法后期加工軟件和對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重來就沒對事故重建很好的運用有限元法，因為那需要很多的模擬碰撞次數(shù)，也將花費大量的時間。
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，一個三層正反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于生成一個初始碰撞參數(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，本程序適用于一個典型的交通事故：縱向梁和擋泥板上要點的變形可以用來進(jìn)行測量仿真結(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，通過解決動量方程可以找到變形的時間現(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 ，能量方程：
式（5）
式中，V是相對體積，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，這個綜合結(jié)束通用幾何學(xué)，通過使用分歧理論，它引出一個虛擬工作原理。
式（9）
這個結(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。然而,模擬碰撞有限元模型包含大量的要素，詳細(xì)差分法的時間元是少的，計算的時間是相當(dāng)?shù)拈L。
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，因為在過去經(jīng)驗的基礎(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)被分配到一個簡單的計算網(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值時，每個神經(jīng)元返回一個輸出信號。輸出值通過定義一個轉(zhuǎn)移功能可以計算出，也稱為激活功能。
在這項研究中一個正反饋多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被使用，該網(wǎng)絡(luò)由第一層神經(jīng)元，一個或多個隱藏層和輸出層組成。圖1作為補充。
圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
第一層叫做輸入層，收到外部輸入信號轉(zhuǎn)移到隱藏層。這個信號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層的輸出信號可以計算出來：
式（10）
式中，是地方傳遞函數(shù)考慮層，一個C形功能是用作神經(jīng)元的隱藏層，這個功能可以寫成：
式（11）
神經(jīng)元的輸出層使用一個線性傳遞函數(shù) ：
式（12）
式中，fi是ki 神經(jīng)元的激活信號，激活價值計算為：
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例，訓(xùn)練集以輸入輸出為已知的一種經(jīng)驗，連接重量和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的價值偏差改變了，所以最小化了已知和計算的輸出中的偏差。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，這個算法最初是為最小二乘方設(shè)計的，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。
一個批處理模式用于完成訓(xùn)練過程，每個神經(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，由每個案例的訓(xùn)練的到。事實上，考慮到N對輸入輸出的訓(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)計變量矢量的刻度值，Xmax和Xmin是各自設(shè)計領(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。這個關(guān)鍵點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分圓的變形測量，螺栓孔的變形可以通過在那的3坐標(biāo)節(jié)點的信息測量。
從調(diào)查事故現(xiàn)場使用這些指標(biāo)的測量值，x1e,x2e, . . .，xne，這些指標(biāo)的計算從電腦模擬: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，在短時間內(nèi)，計算機仿真和神經(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.交通事故實例應(yīng)用
4.1事故現(xiàn)場有限元模型建立
采用有限元法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對一例真實汽車事故進(jìn)行了再現(xiàn)分析，該事故發(fā)生在2001年12月海南試車場，如圖3所示。
圖3 事故現(xiàn)場的圖片
針對本次事故的特點，選擇前縱梁和擋泥板作為變形量測量對象 用三坐標(biāo)測量儀測量了車身變形，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個螺栓定位點 及擋泥板上4個圓孔的圓心作為關(guān)鍵點．用三坐標(biāo)測量儀測量了其坐標(biāo)，，因為這2個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是攝影測量變形的關(guān)鍵點，圖5是擋泥板和縱前梁的關(guān)鍵點。
圖4 關(guān)鍵點變髟量刪量現(xiàn)場照片
圖5 擋泥板和縱前梁的關(guān)鍵點
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、機艙、門、等。利用UG和catia軟件獲得三維幾何數(shù)據(jù)的每個組成部分。接下來，為了嚙合與模型裝配這些文件輸入到Hypermesh軟件。最后，這個模型是翻譯LS-DYNA輸入文件。眾所周知，這個系統(tǒng)地總體結(jié)構(gòu)式由通過關(guān)節(jié)連接的130個部分組成（包括點焊機、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，包括不合格的殼單元，橫梁單元，桿單元，六面體單元，彈簧單元，剛性單元，特定焊接單元
一個模擬正面碰撞中占有者的動態(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)動關(guān)節(jié)連接，該數(shù)據(jù)模型根據(jù)CMVDR294對實驗結(jié)果的方法被驗證（中國汽車設(shè)計準(zhǔn)則），圖6是比較實驗和數(shù)值間加速-時間曲線。
圖6 測試結(jié)果和仿真結(jié)果加速度曲線
在這個模擬中，引擎的變形不被考慮，但被當(dāng)做一個剛性的部分，門使用鉸鏈和門鎖連接到車身，根據(jù)交通事故現(xiàn)場的照片，整個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量值都列在表1。
把商用車輛的速度和方向作為設(shè)計變量，把上界和下界設(shè)計變量限制在
表1 變形的要點
表2所示：每個實際變量的六設(shè)計水平有各種相同的間隔。
表2 設(shè)計變量和設(shè)計水平
在設(shè)計區(qū)域中訓(xùn)練區(qū)總共由36個要點構(gòu)成，測試區(qū)由設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)隨機挑選的4個要點構(gòu)成，平均CPU時間為一個單一的有限元分析約八小時的onyx3800使用4個cpu SGI系統(tǒng)并行計算機。
要點11的變形數(shù)據(jù)和指數(shù)E是為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值的每個模擬仿真設(shè)計的， 培訓(xùn)參數(shù)主要包括學(xué)習(xí)速率和動力常數(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)系初始墜毀的參數(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象點集（見圖11）。所以墻和車輛運動方向間的角度能夠從這個模型中測量，結(jié)果是16.89度。然后這個模型會輸入到PC-CRASH中，車輛撞墻前的速度能被計算出事49.3km/h。
PC-Crash包含了幾種不同的計算模型,包括一個脈沖動量模型，一個剛度沖擊模型，一個模擬軌道動力模型，和一種簡單的動力學(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。為了驗證，程序用于一個典型的交通事故。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（論文）任務(wù)書
系：
機械工程系
專 業(yè)：
機械工程及自動化
學(xué) 生 姓 名：
方勇
學(xué) 號：
060104243
設(shè)計(論文)題目：
汽車碰撞模擬試驗臺設(shè)計
起 迄 日 期:
2010年2月24日 ~ 6月5日
設(shè)計(論文)地點:
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（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（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（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”要寫全號；
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(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)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》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（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生初步了解汽車模擬碰撞試驗的目的。實現(xiàn)模擬碰撞的手段與方法。能運用所學(xué)知識初步進(jìn)行裝置設(shè)計，提高綜合運用機、液一體化知識進(jìn)行設(shè)計、計算的能力。
2．本畢業(yè)設(shè)計（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)計撞擊小車重量：M＝480kg ± 5kg；
小車撞擊速度：V＝48 ± 0.5km/s；
導(dǎo)軌長度：L＝25m。
（2）設(shè)計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）小車運動動力源需保證每次撞擊速度一致，且結(jié)構(gòu)緊湊。小車和緩沖器強度需滿足要求。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等〕：
（1）論文綜述；
（2）英文文獻(xiàn)翻譯；
（3）撞擊試驗臺總圖一張，緩沖器總圖一張和相關(guān)零件圖若干；
（4）畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書和有關(guān)計算程序。
4．主要參考文獻(xiàn)：
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[9]劉學(xué)術(shù)，宋振寰，于長吉.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（論 文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進(jìn)度計劃：
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)，撰寫開題報告，完成外文資料翻譯
檢查開題報告，外文翻譯
系統(tǒng)方案設(shè)計
計算分析與繪圖
畢業(yè)設(shè)計中期檢查
完成畢業(yè)設(shè)計說明書的撰寫，申請優(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(論文)開題報告
學(xué) 生 姓 名：
方勇
學(xué) 號：
060104243
專 業(yè)：
機械工程及自動化
設(shè)計(論文)題目：
汽車碰撞模擬試驗臺設(shè)計
指 導(dǎo) 教 師:
肖 猛
2010年3月19日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（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（或打印）在本開題報告第一欄目內(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）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》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（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（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，也因其造成的交通事故給人類的生命和財產(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)的一大社會問題。
這是一組讓人膛目結(jié)舌的數(shù)字。美國的汽車保有量為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)于美國的近13倍，日本的近40倍[1]。除去交通狀況等客觀因素，一個不可回避的原因就是中國汽車安全系數(shù)低，我國交通事故的嚴(yán)重程度由此可想而知。隨著我國道路交通狀況的不斷改善，我國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產(chǎn)損失近年來也呈上升趨勢。加強道路交通系統(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)國家中汽車的保有量和汽車的動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。從這一時期開始，各國相繼制定或修訂了安全法規(guī)，如美國的汽車安全標(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)品的競爭力，各大汽車制造商和一些研究機構(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獨立的分支。
2．汽車安全性的種類
汽車安全性可劃分為主動安全性和被動安全性[5]。被動安全性是指汽車發(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，汽車被動安全性研究內(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)研究這三個方面。
汽車被動安全性研究方法包括試驗研究和計算機仿真研究兩種[6]。汽車被動安全性的研究最早通過實驗進(jìn)行，內(nèi)容包括臺架沖擊試驗、臺車碰撞模擬試驗和實車碰撞試驗。實車碰撞試驗主要用來對己開發(fā)出的成品車型進(jìn)行按法規(guī)(如美國FMVSS汽車安全標(biāo)準(zhǔn))要求的試驗，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)行時速為48km/h的實車與固定障壁的前碰實驗。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噸夯實的砂土或其等價物。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汽車的方向，整個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量。我國的碰撞試驗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中測試車輛并不是直接撞向剛性墻壁，而是與一個蜂窩結(jié)構(gòu)的吸能塊發(fā)生重疊碰撞，用這個吸能塊來模仿對面來車。
汽車主動安全對策主要涉及汽車的制動性、動力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息性等方面。包括防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)、橫擺控制系統(tǒng)、車距報警系統(tǒng)、駕駛輔助預(yù)警系統(tǒng)、安全導(dǎo)航系統(tǒng)后視鏡、高位制動燈等汽車主動安全裝置[7]。
3．汽車模擬碰撞的研究
（1）國外汽車碰撞模擬研究與發(fā)展?fàn)顩r
對汽車碰撞的研究，國外起步較早。較早開展汽車碰撞研究的是美國。早期汽車碰撞研究主要是進(jìn)行各種條件下的碰撞試驗，包括實車試驗和模擬試驗，如前所述。國外 汽 車碰撞模擬最早出現(xiàn)在60年代末期，由于當(dāng)時受計算機硬件水平的限制，一輛車僅包含幾十個節(jié)點，單元類型也局限于梁單元，當(dāng)時的碰撞模擬主要是對實車碰撞實驗的預(yù)測。80年代由于Cray等巨型機的出現(xiàn)和顯式積分理論的成熟，人們開始研究對整車的耐撞有限元分析，汽車單元數(shù)量發(fā)展到幾千個，同時開發(fā)出了與汽車結(jié)構(gòu)相對應(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)量也擴大到幾萬個甚至幾十萬個，汽車碰撞模擬結(jié)果越來越接近于實際。由于計算機開始廣泛采用了并行技術(shù)，使得運算時間大大減少，甚至現(xiàn)在普通的個人計算機也可以進(jìn)行碰撞仿真分析。目前在汽車發(fā)達(dá)國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)部分取代實驗室的工作。
（2） 國外開展汽車碰撞模擬研究的方向
國外開展的汽車碰撞計算機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，運用按經(jīng)驗建立的運動學(xué)和動力學(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)點在于能真實地描述結(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） 國內(nèi)汽車碰撞模擬研究狀況
我國對汽車被動安全性進(jìn)行系統(tǒng)研究是從上個世紀(jì)80年代后期開始的，汽車碰撞研究工作也開始于這一時期，取得了可喜的成績。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，驗證其理論模型。次年，吉林工業(yè)大學(xué)李卓森教授和李洪國教授就計算機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)上對車架結(jié)構(gòu)提出了改進(jìn)措施。從2000年開始，我國一直實施汽車正面碰撞法規(guī)，即是100%正面全接觸碰撞試驗。2003年，我國己經(jīng)制定GB 11551汽車正碰國家標(biāo)準(zhǔn)。而事實上，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)汽車碰撞試驗室和中國汽車技術(shù)研究中心碰撞試驗室進(jìn)行了大量的碰撞試驗，才最終確定了我國汽車側(cè)碰國家標(biāo)準(zhǔn)(送審稿)的內(nèi)容，并計劃于2006年7月1日起正式實施[14-16]。
4.個人感想
汽車碰撞試驗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車碰撞試驗來檢驗。但此類試驗是汽車開發(fā)中一種昂貴的“試錯”過程，所需開發(fā)時間長，開發(fā)成本高。因此，尋求通過對汽車碰撞進(jìn)行模擬計算來部分地取代與改進(jìn)汽車碰撞試驗工作，已成為汽車碰撞安全性研究中的一種必然趨勢。通過模擬計算來分析汽車的碰撞性能，可以為汽車設(shè)計或改進(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)時間。在我國當(dāng)前財力物力有限，相關(guān)的試驗條件還不充分具備的條件下，應(yīng)用有限元模擬計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)實意義。
參考文獻(xiàn)
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 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)計一個軌道，一個撞擊試驗臺，緩沖器和相關(guān)零件，設(shè)計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。小車和緩沖器強度需滿足要求。
研究手段：
（1）采用液壓式緩沖器，設(shè)計緩沖器結(jié)構(gòu)；
（2）設(shè)計模擬碰撞試驗臺的其他部件；
（2）通過CAD繪圖軟件繪制結(jié)構(gòu)圖。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
“文獻(xiàn)綜述”以交通事故的嚴(yán)重性作為課題研究的背景，簡述了汽車檢測與安全的重要性，闡述了國內(nèi)外對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。論述與課題研究內(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)對課題相關(guān)研究內(nèi)容已有一定的理解。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
本課題是關(guān)于汽車碰撞模擬試驗臺的設(shè)計，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，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)計說明書(論文)
作 者:
方勇
學(xué) 號：
060104243
系：
機械工程
專 業(yè):
機械工程及自動化
題 目:
汽車碰撞模擬實驗臺設(shè)計
講師
肖猛
指導(dǎo)者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
評閱者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
2010年 5月
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要
汽車模擬碰撞試驗臺由基架、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，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，緩沖器在一定的時間內(nèi)把小車的速度由48KM/h減到0。本文主要研究的對象是液壓緩沖器，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 試驗臺 液壓緩沖器
畢業(yè)設(shè)計說明書（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