汽车二维碰撞模型的简便算法

为了对基于动量定理建立的汽车二维碰撞模型进行快速求解,利用矩阵分块处理原理建立了一种简便算法.通过矩阵分块处理可以降低所求模型的矩阵阶数,从而简化了求解过程.对典型汽车碰撞实例的分析表明：应用该方法能够迅速、准确地进行汽车碰撞事故的分析计算.     

碰撞变量对汽车碰撞严重程度的影响规律研究

为了深入研究汽车碰撞严重程度与碰撞变量的关系，在进行了基本物理量对汽车碰撞剧烈程度影响分析的基础上，选择碰撞车辆作用质量、碰撞车总车速和碰撞车总动量为碰撞变量，应用数学方法，研究了它们对汽车碰撞严重程度的影响规律，可为汽车碰撞事故的分析提供可借鉴的经验．     

研究汽车碰撞中头颈部动态响应的有限元模型的建立和验证

建立并验证了一个基于人体解剖学结构的头颈部三维有限元模型．该模型由颅骨、脑、颈椎骨、椎间盘、肌肉、韧带和小关节组成，总节点数为17758，单元数21803，模型生物材料特性分别用弹性和粘弹性模型描述．整个头颈部模型应用关国海军生物力学实验室前碰撞志愿者实验及查尔摩斯大学后碰撞滑车实验的数据进行了验证．采用该模型计算了头颈部的加速度、角速度等运动曲线及HIC值．验证结果显示该模型具有较好的生物逼真度，可用于研究在汽车碰撞事故中头颈部损伤生物力学问题和开发损伤防护装置．     

基本物理量对汽车碰撞剧烈程度的影响分析

为了研究汽车碰撞剧烈程度与碰撞过程中单一运动变量的关系,在已有的实车碰撞试验资料的基础上,选择碰撞车质量、碰撞前车速和碰撞车动量为基本物理量,应用数学回归分析方法,分析了它们对汽车碰撞剧烈程度的影响,可为汽车碰撞事故的分析提供简单、实用的结论.     

汽车碰撞事故再现模型应用中的病态问题分析

根据线性方程组病态问题的几何特性,分析了导致汽车碰撞事故再现模型病态问题的原因.分析结果显示：病态的原因在于应用中模型的某些方程存在线性相关性.在此基础上,建立了确定存在线性相关性方程的方法,通过实例验证了该方法的有效性,为模型病态问题的处理提供了理论基础.     

基于优化理论的汽车碰撞地点勘查误差控制

针对某些汽车碰撞事故由于无法准确确定碰撞地点而导致分析结果存在较大误差的问题,应用优化理论提出了有效的解决方法.实例分析表明：根据该方法确定的碰撞地点所计算得到的碰撞前车速误差能够满足精度要求,从而将事故分析结果误差控制在合理的范围内.     

人体颈部动力学响应分析有限元模型的建立和验证

根据汽车碰撞事故中人体颈部损伤防护技术研究的需要。建立了一个人体颈部三维有限元模型。该模型参照人体解剖结构模拟了颈椎骨、椎间盘、小关节、韧带、肌肉和软骨等组织，共由15811个单元构成。各组织的材料特性采用了弹性、粘弹性、和刚性材料模型来描述．模型用前碰撞志愿者实验数据进行了验证。其头部的加速度、位移曲线与实验数据得到了较好的吻合。本文初步研究了软组织特性参数对于颈部运动的影响。该模型具有较高的生物逼真度，可对头颈部在汽车碰撞载荷条件下的加速度、速度、位移等动力学响应参数进行分析研究。     

汽车侧面碰撞中头胸部安全气囊的优化研究

为减少汽车侧面碰撞中驾驶员胸腹部的综合伤害,并保证头部HIC值满足C-NCAP的法规要求,采用有限元分析模型、逐步回归代理模型和序列优化方法对头胸部气囊进行了优化设计.以验证过的汽车有限元模型为基础,建立了一个L型头胸部气囊的有限元仿真模型.模拟了侧面安全气囊在侧碰撞条件下的响应过程,优化分析了气囊设计参数,从而进一步提高了该车的综合安全性能,进而对其优化解的可靠性进行了评估.研究结果表明:安全气囊材料泄气参数为0.040 8,气囊体积约为10.32 L,起爆时间为10 ms为最优,得到侧面碰撞的综合伤害评估值下降了16%,且保证了头部HIC值满足法规要求.     

不确定分析技术在汽车碰撞事故再现中的应用

阐述了不确定分析技术的基本理论。它是一种用于计算从试验测量值到计算结果值之间不确定性(误差)传播的数学方法。分析了用其计算动量方程中速度不确定性的方法。应用此技术来分析汽车碰撞事故再现中速度计算值的不确定性,取得了一定的结果。文中给出了在汽车侧面碰撞事故再现中的一个典型应用实例。     

车辆-行人碰撞中颅脑伤及动力学响应的研究

采用多体动力学软件开发建立的车辆行人碰撞仿真模型,模拟了碰撞事故中行人的动态响应,确定和分析了颅脑损伤相关的主要碰撞生物力学参数以及影响颅脑损伤的汽车前部结构主要设计参数.研究结果表明,限制车辆行驶速度、适当减小汽车前部结构刚度以及适当提高发动机盖缘高度可以很大程度上降低行人的颅脑损伤.     

船舶碰撞过程的数值模拟及试验研究

船舶碰撞是船舶运输过程中可能导致严重后果的海事事故,是船舶安全方面的一个重要研究方向。船舶碰撞过程的研究主要从两个方面进行：数值模拟和试验研究。从运动控制方程、能量耗散方程和ALE模型入手详细地介绍了船舶碰撞过程的数值模拟;从模型试验和局部结构试验现行流行的试验这些研究手段对实验研究进行了介绍和讨论。同时,提出了在现有条件下,船舶碰撞过程研究关键问题和可行的研究思路。     

汽车碰撞模型参数变化对计算结果的影响分析

应用矩阵理论建立了汽车碰撞模型中参数变化影响计算结果的分析方法.实例分析表明：应用该方法能够准确地分析参数变化对计算结果的影响.     

葡萄果实碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对葡萄在收获、储运过程中的碰撞损伤问题,对其进行不同高度的跌落碰撞试验,采用高速摄像机拍摄碰撞过程,分析跌落碰撞速度与果实碰撞损伤程度之间的关系;进行应力松弛试验;基于ABAQUS建立葡萄果实碰撞力学模型,进行跌落碰撞仿真试验,并对其进行有限元分析,将有限元分析结果与碰撞试验结果进行比较。结果表明:当葡萄的碰撞速度从0.5m/s增大到3m/s时,变形量从1.1mm增加到4.2mm,恢复系数由0.5减少到0.4;当葡萄碰撞速度达到1.5m/s时,果实内部开始发生较大损伤,此时内部最大碰撞应力为0.19MPa;当碰撞速度≤1.5m/s时,所建立的葡萄果实碰撞力学模型具有很高的精度,误差为8%。     

Collision detection of virtual plant based on bounding volume hierarchy: A case study on virtual wheat

Visualization of simulated crop growth and development is of significant interest to crop research and production. This study aims to address the phenomenon of organs cross-drawing by developing a method of collision detection for improving vivid 3D visualizations of virtual wheat crops. First, the triangular data of leaves are generated with the tessellation of non-uniform rational B-splines surfaces. Second, the bounding volumes (BVs) and bounding volume hierarchies (BVHs) of leaves are constructed based on the leaf morphological characteristics and the collision detection of two leaves are performed using the Separating Axis Theorem. Third, the detecting effect of the above method is compared with the methods of traditional BVHs, Axis-Aligned Bounding Box (AABB) tree, and Oriented Bounding Box (OBB) tree. Finally, the BVs of other organs (ear, stem, and leaf sheath) in virtual wheat plant are constructed based on their geometric morphology, and the collision detections are conducted at the organ, individual and population scales. The results indicate that the collision detection method developed in this study can accurately detect collisions between organs, especially at the plant canopy level with high collision frequency. This collision detection-based virtual crop visualization method could reduce the phenomenon of organs cross-drawing effectively and enhance the reality of visualizations.     

基于AIS信息的船舶自动避让决策研究

利用AIS提供的船舶动静态及航行安全信息作为避碰决策的信息源,可最大程度减少船舶碰撞事故的发生。文章借助船舶领域模型,确定了不同方位上船舶间的安全通过距离,构建了船舶自动避让决策系统。经模拟仿真,该系统能够正确判断会遇态势并作出正确的避让行动,对船舶的航行安全具有一定的积极意义。     

铁路客车结构大变形碰撞特性的仿真研究

应用动态大变形非线性有限元法对铁路客车整车的大变形正面碰撞过程进行了计算机模拟。在合理简化的基础上建立了整车有限元模型；运用PAM-CRASH软件的并行算法，通过计算机模拟，预测了某铁路客车在正面碰撞过程中的变形位置和变形形式，得到了车体碰撞过程的位移、速度、作用力、以及能量与时间的关系曲线。模拟结果表明，碰撞时间为0.15s。变形集中在车辆前部1/10内，车辆主体几乎不变形。采用多个CPU进行并行计算，结果表明，对于客车的正面碰撞问题采用并行计算非常必要。