汽车碰撞事故再现与分析技术研究(附件)
随着国内外汽车业的飞速发展,由汽车碰撞所导致事故人员伤亡惨重，经济损失严重，这就使得汽车碰撞的事故再现研究显得显得很重要了。在交通事故中，汽车碰撞事故是最严重的，其细节复杂，仅仅凭借直觉无法全面了解，所以对汽车碰撞事故进行再现分析已经成为当务之急的研究内容。本文对汽车碰撞理论做了初步的研究，对国内外的汽车碰撞的定量研究的发展史做了简单的介绍，分析了我国汽车碰撞事故研究的不足，提出了一部分改进的建议，并且介绍了部分现代计算机所使用的模拟汽车碰撞技术，简单介绍了汽车碰撞事故再现的基本模型以及再现的步骤与方法。并且以PC-CRASH为例，进行了实例分析。关键词 汽车碰撞 事故再现 碰撞理论 分析技术 PC-CRASH目 录
1 绪论 2
1.1 汽车碰撞事故研究的背景与意义 2
1.2 汽车碰撞事故再现的国外研究现状 2
1.3 汽车碰撞事故再现的国内研究现状 2
2 碰撞力学及理论分析 3
2.1 汽车碰撞事故的力学分析 3
2.2 碰撞理论 5
2.2.1刚体碰撞 5
2.2.2塑性碰撞 6
2.2.3弹塑性碰撞 6
2.3 一维碰撞 7
2.3.1迎面正碰 7
2.3.2追尾正碰 9
2.4 二维碰撞 10
3 汽车碰撞事故再现的方法 13
3.1 汽车碰撞事故再现的模型的基本理论 13
3.2 汽车碰撞事故再现的方法和步骤 15
3.2.1汽车碰撞事故再现的步骤 15
3.2.2汽车碰撞事故再现的方法 16
3.3 碰撞事故再现研究的软件应用 17
3.4 PC-CRASH实例模拟 19
3.4.1案例介绍 19
3.4.2场景建立 19
3.4.3汽车模型建立 22
3.4.4碰撞序列的设置 26
3.4.5模拟分析结果 27
结 论 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 汽车碰撞事故研究的背景与意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
4 PC-CRASH实例模拟 19
3.4.1案例介绍 19
3.4.2场景建立 19
3.4.3汽车模型建立 22
3.4.4碰撞序列的设置 26
3.4.5模拟分析结果 27
结 论 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 汽车碰撞事故研究的背景与意义
随着汽车的迅速普及化，日常社会生活中汽车碰撞交通事故也随之加重。众所周知，交通事故危害巨大，同时也衍生出像经济损失、法律诉讼、责任鉴定这一系列的问题。显然，交通事故已是全球性的社会问题了。
科学技术是一把双刃剑，汽车的问世不仅带来了文明的进步，也带来了汽车碰撞事故。据不完全统计，从19世纪80年代到21世纪初这一百多年的时间内，由于交通事故死亡的人数比死于战争的人数还要多。在1990年全世界初步估计的碰撞事故的直接经济损失是其他自然灾害经济损失的数倍，仅仅在上个世纪90年代就达到了5000亿美元，而对于现在这个汽车普及化更加广泛的时代来说，交通事故的经济损失已经远远超过了这个数值。由此充分说明了，道路交通事故造成的经济损失与人员伤亡是非常大的。
随着国民经济飞速增长，我国汽车总量增长的同时也带来交通事故的增长。1991年至今我国的汽车碰撞事故所造成的经济损失呈上升趋势，且这种趋势在今后的几年中仍将持续。
我国交警部门将道路交通事故形态分类为正面碰撞、追尾碰撞、侧面碰撞、对向刮擦、同向刮擦、辗匝、翻车、坠车、失火、撞固定物、其它等11种。汽车碰撞事故占上述所有事故的一半以上。所以，道路交通事故是以汽车碰撞事故为主的。
1.2 汽车碰撞事故再现的国外研究现状
美国对汽车碰撞再现的研究较早，早期的研究主要针对的是汽车在不同条件下的碰撞的情况。
美国很早的时候就开始使用计算机来分析交通事故，但由于技术的不成熟，当时只是作为辅助分析的工具。后来，由于技术初步的发展，美国国家道路交通安全局开发出世界第一套汽车模拟碰撞软件SMAC，这是计算机分析碰撞事故的一个开端，同时现今开发的很多软件都是以它作为参考的。
随着计算机使用的广泛化，计算机中的车辆模型也得以不断优化，随之相继出现了一批用于模拟事故的应用软件，比如CRASH、IMPAC、 EESARM、HVOSM、TBS等。到目前为止，比较著名的分析软件有：美国的CRASH、IMPAC，日本的J2DACS，德国的WACCAR，法国的ANAC以及奥地利的PC—CRASH，它们各有优点，应用相对广泛一点
1.3 汽车碰撞事故再现的国内研究现状
我国汽车碰撞事故的再现研究起步相对较晚。
1988的时候，部分知名院校的学者在他们的论文中提及到了碰撞仿真技术，这是我国最初在该领域的定量分析。虽然他们只局限于小规模的分析计算，但其中有意义的结论也是较多的。
20世纪90年代初吉林工业大学出版关于汽车碰撞事故计算机模拟方法的文章，他们提出了分析再现的过程是使用动量守恒的模型，这也是目前使用较多的模型之一。在计算时，这篇文章又提及到了现在一直在使用的“恢复系数”这一概念，但对于其物理意义解释得不够明确。而且在计算中，他们所使用的人为设定参数太多，这就使得计算结果的精确性大打折扣。另外，他们假定在碰撞后车轮完全抱死，这样虽然简化了模型但是明显与实际情况不符合。
20世纪90年代中期，清华大学的部分学者开发出了我国第一个辅助事故分析软件TAR。这个软件的轮胎力学模型是很全面的，包括最常用的线性模型、幂指数模型，但其缺陷是，对于碰撞分析，仅仅设定了完全塑性碰撞，这就限制了软件在碰撞类型上的使用范围，精准度方面也有很大的缺陷，另外，在计算碰撞车速时，该软件采用的是试算方式，同样计算结果的精确度也是较低的。
同一时期吉林工业大学提出用车窗玻璃碎片抛体模型来推理碰撞前速度的方法，但它是一个定性的研究，对于碰撞分析这样精度有一定要求的研究来说，只有一定的参考价值，但是，其通过散落物来分析事故的方法在当时还是比较先进的。
到目前为止，我国在汽车碰撞事故方面的定量研究的缺陷主要是模型的精确度不高和适用范围较小，即对又有的分析计算方法不能精确的应用于实际情况中的碰撞，这也局限了该领域的研究的可信度和工作的进一步深入。
2 碰撞力学及理论分析
2.1 汽车碰撞事故的力学分析
汽车碰撞有这样几个力学特点：1.过程短，时间段。尽管汽车碰撞的过程是在一瞬间完成的，但它的三个阶段即：碰撞前、碰撞期间、碰撞后的运动还是比较明显的。根据实际情况和碰撞形态的不同，并不是所用的事故都具有全部的三个过程，有些事故也会缺少某一过程，比如相两辆相同型号的汽车以同样的速度发生正面碰撞，它们在完成碰撞后，几乎不会再发生运动，所以这种情况会省略碰撞后的运动分析。
2.碰撞分为刚体碰撞、塑性碰撞和二者兼有的碰撞，在此引入恢复系数e，e可以用两个物体碰撞后的速度差与碰撞前的速度差之比的绝对值这一概念来定义，即：
（2.1）
式中：、——物体1、2在碰撞后的速度；
、——物体1、2在碰撞前的速度。
恢复系数e可用来区分碰撞的类型为刚体碰撞还是塑性碰撞，e不仅仅是速度差的比值，它还有一个物理意义就是表示物理变形的恢复能力，它的取值
1 绪论 2
1.1 汽车碰撞事故研究的背景与意义 2
1.2 汽车碰撞事故再现的国外研究现状 2
1.3 汽车碰撞事故再现的国内研究现状 2
2 碰撞力学及理论分析 3
2.1 汽车碰撞事故的力学分析 3
2.2 碰撞理论 5
2.2.1刚体碰撞 5
2.2.2塑性碰撞 6
2.2.3弹塑性碰撞 6
2.3 一维碰撞 7
2.3.1迎面正碰 7
2.3.2追尾正碰 9
2.4 二维碰撞 10
3 汽车碰撞事故再现的方法 13
3.1 汽车碰撞事故再现的模型的基本理论 13
3.2 汽车碰撞事故再现的方法和步骤 15
3.2.1汽车碰撞事故再现的步骤 15
3.2.2汽车碰撞事故再现的方法 16
3.3 碰撞事故再现研究的软件应用 17
3.4 PC-CRASH实例模拟 19
3.4.1案例介绍 19
3.4.2场景建立 19
3.4.3汽车模型建立 22
3.4.4碰撞序列的设置 26
3.4.5模拟分析结果 27
结 论 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 汽车碰撞事故研究的背景与意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
4 PC-CRASH实例模拟 19
3.4.1案例介绍 19
3.4.2场景建立 19
3.4.3汽车模型建立 22
3.4.4碰撞序列的设置 26
3.4.5模拟分析结果 27
结 论 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 汽车碰撞事故研究的背景与意义
随着汽车的迅速普及化，日常社会生活中汽车碰撞交通事故也随之加重。众所周知，交通事故危害巨大，同时也衍生出像经济损失、法律诉讼、责任鉴定这一系列的问题。显然，交通事故已是全球性的社会问题了。
科学技术是一把双刃剑，汽车的问世不仅带来了文明的进步，也带来了汽车碰撞事故。据不完全统计，从19世纪80年代到21世纪初这一百多年的时间内，由于交通事故死亡的人数比死于战争的人数还要多。在1990年全世界初步估计的碰撞事故的直接经济损失是其他自然灾害经济损失的数倍，仅仅在上个世纪90年代就达到了5000亿美元，而对于现在这个汽车普及化更加广泛的时代来说，交通事故的经济损失已经远远超过了这个数值。由此充分说明了，道路交通事故造成的经济损失与人员伤亡是非常大的。
随着国民经济飞速增长，我国汽车总量增长的同时也带来交通事故的增长。1991年至今我国的汽车碰撞事故所造成的经济损失呈上升趋势，且这种趋势在今后的几年中仍将持续。
我国交警部门将道路交通事故形态分类为正面碰撞、追尾碰撞、侧面碰撞、对向刮擦、同向刮擦、辗匝、翻车、坠车、失火、撞固定物、其它等11种。汽车碰撞事故占上述所有事故的一半以上。所以，道路交通事故是以汽车碰撞事故为主的。
1.2 汽车碰撞事故再现的国外研究现状
美国对汽车碰撞再现的研究较早，早期的研究主要针对的是汽车在不同条件下的碰撞的情况。
美国很早的时候就开始使用计算机来分析交通事故，但由于技术的不成熟，当时只是作为辅助分析的工具。后来，由于技术初步的发展，美国国家道路交通安全局开发出世界第一套汽车模拟碰撞软件SMAC，这是计算机分析碰撞事故的一个开端，同时现今开发的很多软件都是以它作为参考的。
随着计算机使用的广泛化，计算机中的车辆模型也得以不断优化，随之相继出现了一批用于模拟事故的应用软件，比如CRASH、IMPAC、 EESARM、HVOSM、TBS等。到目前为止，比较著名的分析软件有：美国的CRASH、IMPAC，日本的J2DACS，德国的WACCAR，法国的ANAC以及奥地利的PC—CRASH，它们各有优点，应用相对广泛一点
1.3 汽车碰撞事故再现的国内研究现状
我国汽车碰撞事故的再现研究起步相对较晚。
1988的时候，部分知名院校的学者在他们的论文中提及到了碰撞仿真技术，这是我国最初在该领域的定量分析。虽然他们只局限于小规模的分析计算，但其中有意义的结论也是较多的。
20世纪90年代初吉林工业大学出版关于汽车碰撞事故计算机模拟方法的文章，他们提出了分析再现的过程是使用动量守恒的模型，这也是目前使用较多的模型之一。在计算时，这篇文章又提及到了现在一直在使用的“恢复系数”这一概念，但对于其物理意义解释得不够明确。而且在计算中，他们所使用的人为设定参数太多，这就使得计算结果的精确性大打折扣。另外，他们假定在碰撞后车轮完全抱死，这样虽然简化了模型但是明显与实际情况不符合。
20世纪90年代中期，清华大学的部分学者开发出了我国第一个辅助事故分析软件TAR。这个软件的轮胎力学模型是很全面的，包括最常用的线性模型、幂指数模型，但其缺陷是，对于碰撞分析，仅仅设定了完全塑性碰撞，这就限制了软件在碰撞类型上的使用范围，精准度方面也有很大的缺陷，另外，在计算碰撞车速时，该软件采用的是试算方式，同样计算结果的精确度也是较低的。
同一时期吉林工业大学提出用车窗玻璃碎片抛体模型来推理碰撞前速度的方法，但它是一个定性的研究，对于碰撞分析这样精度有一定要求的研究来说，只有一定的参考价值，但是，其通过散落物来分析事故的方法在当时还是比较先进的。
到目前为止，我国在汽车碰撞事故方面的定量研究的缺陷主要是模型的精确度不高和适用范围较小，即对又有的分析计算方法不能精确的应用于实际情况中的碰撞，这也局限了该领域的研究的可信度和工作的进一步深入。
2 碰撞力学及理论分析
2.1 汽车碰撞事故的力学分析
汽车碰撞有这样几个力学特点：1.过程短，时间段。尽管汽车碰撞的过程是在一瞬间完成的，但它的三个阶段即：碰撞前、碰撞期间、碰撞后的运动还是比较明显的。根据实际情况和碰撞形态的不同，并不是所用的事故都具有全部的三个过程，有些事故也会缺少某一过程，比如相两辆相同型号的汽车以同样的速度发生正面碰撞，它们在完成碰撞后，几乎不会再发生运动，所以这种情况会省略碰撞后的运动分析。
2.碰撞分为刚体碰撞、塑性碰撞和二者兼有的碰撞，在此引入恢复系数e，e可以用两个物体碰撞后的速度差与碰撞前的速度差之比的绝对值这一概念来定义，即：
（2.1）
式中：、——物体1、2在碰撞后的速度；
、——物体1、2在碰撞前的速度。
恢复系数e可用来区分碰撞的类型为刚体碰撞还是塑性碰撞，e不仅仅是速度差的比值，它还有一个物理意义就是表示物理变形的恢复能力，它的取值
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