越野汽車底部防護(hù)性能評價與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著沖突性質(zhì)的改變，越野汽車在使用中受到的威脅也在發(fā)生改變，來自底部的簡易爆炸裝置(Improvised Explosive Device，IED)爆炸沖擊，是越野汽車任務(wù)期間面臨的重要威脅之一。底部防護(hù)對提高越野汽車的生存性和對車內(nèi)乘員形成有效保護(hù)有著重要的意義，是當(dāng)前越野汽車領(lǐng)域研究的重要方向之一。車輛底部防護(hù)性能評價、車輛底部防護(hù)性能全要素仿真分析及試驗(yàn)研究、車輛底部防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等是越野汽車底部防護(hù)研究與發(fā)展的基礎(chǔ)，對這些關(guān)鍵

2、技術(shù)進(jìn)行研究有著較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用及學(xué)術(shù)價值。本文以某型越野汽車為研究對象，采用資料分析、理論研究、有限元模擬仿真和實(shí)車試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對車輛底部防護(hù)性能評價與結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本課題工作內(nèi)容及創(chuàng)造性成果主要有:
　　(1)系統(tǒng)總結(jié)了車輛底部防護(hù)技術(shù)研究、基于數(shù)字仿真的防護(hù)能力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、車輛底部防護(hù)能力評價、防護(hù)策略及其應(yīng)用、主要車輛底部防護(hù)技術(shù)措施及能力現(xiàn)狀;提出了越野汽車底部防護(hù)技術(shù)研究重點(diǎn)，并根據(jù)車輛的不同使用用途

3、，提出了不同類型越野汽車底部防護(hù)性能要求及技術(shù)措施建議。
　　(2)根據(jù)底部爆炸沖擊對車輛及其內(nèi)部乘員造成損傷的特點(diǎn)，結(jié)合車輛生存性和乘員保護(hù)相關(guān)要求;參考國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提出了基于車輛戰(zhàn)場生存性和乘員保護(hù)能力的底部防護(hù)性能評價指標(biāo)體系，并研究確定了相關(guān)指標(biāo)要求，同時對車輛底部防護(hù)性能評價試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究，對本文研究試驗(yàn)測試所用爆炸物替代品、采集數(shù)據(jù)參數(shù)及儀器設(shè)備選用進(jìn)行了規(guī)范，可用于越野汽車防護(hù)性能指標(biāo)確定和鑒定試驗(yàn)中防護(hù)

4、性能評價。
　　(3)結(jié)合爆炸沖擊場仿真模型和駕駛室結(jié)構(gòu)件響應(yīng)、乘員傷害分析等要求，利用多物質(zhì)單元與流固耦合算法，建立了基于爆炸、車輛、乘員全要素仿真方法的底部爆炸仿真模型;利用該模型對爆炸沖擊波作用下車輛底部結(jié)構(gòu)和車內(nèi)乘員響應(yīng)進(jìn)行了分析研究。通過不同規(guī)格爆炸物替代品進(jìn)行實(shí)車爆炸試驗(yàn)，測得了車身底部各測量點(diǎn)的超壓峰值、車輛結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)及混合Ⅲ型乘員替代裝置響應(yīng)數(shù)據(jù)，評價了該車輛的底部防護(hù)能力;通過對比試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者吻合

5、度較高，驗(yàn)證了全要素仿真方法的科學(xué)性，可用于對車輛底部防護(hù)性能進(jìn)行預(yù)測。
　　(4)分析了爆炸物當(dāng)量、材料厚度、材料特性參數(shù)對均質(zhì)防護(hù)構(gòu)件耐爆炸沖擊性能的影響，找到了車輛駕駛室地板防護(hù)性能的敏感區(qū)域和敏感參數(shù);分析了Ⅴ型底部結(jié)構(gòu)、三明治吸能結(jié)構(gòu)及乘員約束系統(tǒng)的拓?fù)?、結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)，得到了車身底部構(gòu)型及乘員約束系統(tǒng)各設(shè)計變量與目標(biāo)響應(yīng)間的函數(shù)關(guān)系;以整車安全和乘員安全為目標(biāo)，通過多參數(shù)優(yōu)化策略對模型車輛底部防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，該