車輛衝擊波

衝擊波是指由於物體的高速運動或爆炸， 在介質 (如空氣、水等) 中引起強烈壓縮並以超聲速度傳播的壓力波。車輛衝擊波有兩種解釋：一是指車輛自身能抵抗的衝擊波毀傷能力；二是指車輛本身高速運行或爆炸所所產生的壓力波。

基本介紹

• 中文名：車輛衝擊波
• 外文名：Vehicle shock wave
• 學科：車輛工程
• 來源：自身或外力
• 研究目的：提高車輛質量
• 有關術語：衝擊波

簡介

車輛衝擊波是車輛安全性能研究的重要內容，車輛衝擊波簡單來說車輛自身或外界產生的衝擊波對車輛和車輛駕駛人員的損傷，摸清其衝擊波作用下的損傷規律，進而對車輛自身結構進行最佳化，提高車輛自身的安全性能。

衝擊波

衝擊波（shock wave）是一種不連續峰在介質中的傳播，這個峰導致介質的壓強、溫度、密度等物理性質跳躍式改變。其傳遞的速度比音速更快。由氫和氧結合時產生的爆炸，其速度達到音速的9倍。根據這種因爆炸而產生的衝擊波叫前進衝擊波。另一種是置於超音速氣流中的物體，周圍因壓力和密度變化的影響集中在一個波陣面上而形成的衝擊波，這種形式的衝擊波叫停止衝擊波。衝擊波靠音速迅速傳遞，當衝擊波很小時與音速相等，這時的衝擊波又稱“馬赫波”。衝擊波從發生源開始進行傳遞，到某一距離就成了馬赫波。在衝擊波的前後其氣流的速度、壓力、密度和溫度等會引起劇烈的變化。在衝擊波陣面後出現的高溫和高壓，是殺傷和破壞的主要因素。炸藥在空氣中爆炸時起破壞作用的主要是空氣衝擊波，離爆炸中心愈近破壞愈強烈，但作用面積較小；離爆炸中心愈遠，破壞作用愈小，但作用面積大。衝擊波的破壞作用可用三個特徵量來衡量，即波陣面上的壓力、 衝擊波持續時間和比衝量 (壓力與時間的乘積)。

車身結構最佳化

駕駛室結構的最佳化分析的研究，最重要的意義在於對駕駛室的整體剛度、強度進行提高，找出駕駛室結構上不合理W及局部薄弱的區域，有針對性的進行加強，使得駕駛室的整體剛度、強度性能有顯著的提升，並且能夠有效控制駕駛室整體的重量。車身結構性能最佳化是現代車輛結構最佳化的分支。現代結構最佳化，最主要有兩大類：數值最佳化與計算機最佳化，其主要研究工作同時運用數學規劃理論與力學分析方法，利用高效的分析方法和軟體，對受各類條件約束的結構最佳化問題進行求解。傳統的結構設計主要流程：首先，設計人員根據其自身經驗給出設計方案；隨後用力學理論對初始設計方案進行分析、校核，若方案未能達到設計要求，則必須重新對設計作出調整，再次重複分析、校核工作，直至達到設計要求，能夠滿足各類約束條件條件。由此可W看出傳統結構設計方法的弊端，首先對設計人員有較高要求，需要設計人員有足夠豐富的設計經驗，整個過程周期長、費用高、效率低，並且得到的僅能得到可行方案，多數情況下不是最優設計。隨著各類學科的發展和工程結構複雜度的增加，越來越迅速的更新換代產品，相應的，對於結構設計來說，設計要求、設計速度都在不斷提高，傳統的設計與最佳化方法不能滿足發展的要求。最佳化設計採用數學手段，在滿足設計要求的前提下，不僅能夠而縮短設計周期和提高設計質量，更能夠迅速對市場需求做出反應隨著計算機輔助設計和分析技術的迅速發展，以有限元技術為基礎，引入數學模型與各種最佳化理論，使得最佳化設計方法無論是效率上還是質量上，都有了大幅提升。從研究層次上看，有尺寸最佳化問題、形狀最佳化問題及材料選擇、拓撲最佳化問題；從研究複雜性來看，己經從最簡單的骨架結構擴展到梁、板、殼等具有多種元素構成的複雜結構。車身因其用途和結構具有特殊性，通常選擇H類最佳化變數：設計變數，主要是車身的結構設計參數，例如板的長度、寬度和厚度等，通過控制這些變數達到車身性能要求；狀態變數，車身在特定工況下的結構回響，如加速度、位移等。目標函式即為需要進行最佳化的量，例如車身的一階模態、剛度等。