基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析(正式)
基于虚拟试验的汽车40%偏置碰撞抗撞性分析

De o m a l r ir I p c a h rh n s f r b e Ba re m a tCr s wo t i e s
De g Zh D 1 n o we ̄ 。Ga e oW
( e to uo oi n i eig Hu e A t t eId s i ntue S ia 4 0 2 C ia D p. f t t eE g e r , b i uo i u te Is tt, hy n4 2 0 , hn ) A m v n n mo v n r s i
Ab t a t h n t l me t mo e f o fe eo main b rir n h d lo a o n c r sr c :T e f i e e n d l o f t d f r t a r s a d t e mo e f a s lo a i e s o e 1 0 fo tl i p c e e e tb i e n a i ae .Ac o d n o EC 4 0 ,t e f i l me t % r na m t w r sa l h d a d v l t d 0 a s d c r i g t E R9 . h n t ee n 1 i e mo e f4 % o s t mp c ss tu . s d o h i u lts t o . 0 o s tc l so r s — d lo 0 f e i at wa e p Ba e n t e v r a e tme h d 4 % f e o l in c a h t i w r ie swa n lz d a d t e me s r s o r v n e 4 % o s tc l so r s w r i e sw r o h n s sa a y e n h a u e fi o i g t 0 t mp h f e ol i n c a h o t n s e e i h pooe . r p s d
汽车碰撞模拟仿真分析

引言概述汽车碰撞模拟仿真分析是一种用于研究汽车碰撞行为和评估车辆安全性能的有效工具。
通过模拟仿真分析,可以预测车辆碰撞时的动力学响应、车辆结构变形、乘员保护性能等重要参数,从而为车辆设计和安全评价提供依据。
本文将从不同角度详细分析汽车碰撞模拟仿真分析的相关内容。
正文内容1. 碰撞模拟仿真的意义和优势1.1 碰撞模拟仿真的意义碰撞模拟仿真可以在物理实验之前对车辆性能和安全性进行全面有效的评估,为车辆设计提供指导和改进方向。
1.2 碰撞模拟仿真的优势碰撞模拟仿真可以大幅度节省成本和时间,减少人力资源和实验设备的消耗,同时可以对碰撞过程中的细节进行深入分析。
2. 碰撞模拟仿真的基本原理和方法2.1 碰撞模拟仿真的基本原理碰撞模拟仿真基于有限元法和多体动力学原理,通过对车辆和碰撞体建立的数学模型进行求解,得出车辆碰撞时的动力学响应和结构变形。
2.2 碰撞模拟仿真的基本方法碰撞模拟仿真的基本方法包括车辆建模、材料特性建模、约束条件设定、求解模拟过程和结果分析等。
3. 碰撞模拟仿真的关键技术与挑战3.1 车辆碰撞行为建模车辆碰撞行为建模是碰撞模拟仿真的关键技术之一,需要考虑车辆的刚体运动、车辆结构变形和碰撞力的传递等因素。
3.2 材料特性建模材料特性建模是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确描述车辆结构材料的力学行为,即材料的本构关系和损伤模型。
3.3 碰撞力传递与刚体运动碰撞力传递与刚体运动是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确计算车辆碰撞过程中的力学响应,包括碰撞时间、碰撞角度和碰撞动量等。
3.4 界面接触与摩擦界面接触与摩擦是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确描述车辆和碰撞体之间的接触行为和摩擦特性,包括接触力和接触面积等。
3.5 解算算法与计算效率解算算法与计算效率是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要选择合适的数值方法和算法,提高仿真计算的精度和效率。
4. 汽车碰撞模拟仿真的应用领域4.1 车辆设计与优化汽车碰撞模拟仿真可以帮助车辆制造商进行车辆设计和优化,提高车辆的安全性和性能。
基于虚拟技术的整车试验研究及应用

42AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨基于虚拟技术的整车试验研究及应用吴艳新 李杰成 叶科广汽集团汽车工程研究院试验认证部 广东省广州市 510640摘 要: 整车试验是确保产品疲劳寿命的必要手段,也是验证产品设计的有效方案之一。
提前预测疲劳危险点的位置及不同设计所造成的疲劳寿命差异,能大大节约企业开发成本及时间,建立虚拟验证的基础能力能在一些领域实现技术运用。
本文详细地对比分析了建立整车虚拟模型各软件的优缺点、虚拟路面及虚拟环境的建模方式,基于成本、时间及可靠性原则清晰地整理出整车虚拟试验建设的基本思路,确定了整车建模、虚拟路面、虚拟环境的构造方法。
研究表明,整车虚拟实验仿真结果可为产品设计提供指导性意见。
关键词:整车虚拟试验场;整车建模;虚拟路面;虚拟环境1 引言车辆作为一个复杂的机械产品,其质量需要经过多种试验得以保证。
其中汽车疲劳强度试验都是通过先制造样车后进行各类试验,因此汽车内部结构早已确定。
如遇特殊情况,会影响汽车结构设计,从而导致汽车开发周期延长。
随着计算机软硬件水平得到提高,新型汽车试验法也得到不断提高,如虚拟试验场[1]。
此方法不需要占用各种资源及任何成本,也能实现在无样车情况下进行各种场所试验,大大降低了产品开发时间,也能针对问题进行重新设计,因此非常有必要建设整车虚拟试验场。
目前常用基于ANSYS/LS-DYNA 软件二次开发的虚拟实验技术——VPG 技术。
此法以整车为研究对象,输入所需要的车速及模拟道路数据,并考虑各种非线性因素,因此疲劳分析精度较高,不过此法在整车弹性体建模精度上存在较大误差。
基于Multigreen Creator 的汽车试验场仿真技术在三(双)通道视景建模具有较大优势,能够高逼真还原环境真实情况,不过对于整车耐久性试验并不适用,且较难分析某部件的疲劳程度。
以上文献都能进行整车虚拟试验场建设,但基于ANSYS 和Multigreen Creator 不能进行弹性体建模,而精确的整车模型需要建立弹簧、悬置、橡胶衬套等弹性部件,因此选用实体辨识法对弹性体样件进行性能测试,将真实性能参数代入模型进行建模[6]。
基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术研究

基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术研究随着汽车行业的不断发展,确保汽车安全已经成为一项重要任务。
为了减少车辆碰撞事故的发生,研究人员不断探索新的汽车安全技术。
神经网络作为一种强大的人工智能技术,近年来得到了广泛的应用。
本文将探讨基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术的研究进展。
1. 研究背景与意义车辆碰撞是导致交通事故的主要原因之一,严重威胁着人们的生命安全和财产安全。
传统的碰撞测试方法需要大量的人力和物力,而且往往只能得到局部的结果。
而基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术可以通过对车辆的行为建模,预测可能发生的碰撞情况,为汽车制造商提供更高效、更准确的碰撞测试结果,从而提升汽车的安全性能。
2. 基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术原理基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术主要包括以下几个步骤:2.1 数据采集与预处理首先,需要采集大量的汽车运行数据,包括车辆的速度、加速度、转向角等信息。
然后,对采集到的数据进行预处理,去除噪声和异常值,确保数据的准确性和可靠性。
2.2 特征提取和选取在进行碰撞模拟和预测之前,需要对汽车运行数据进行特征提取和选取。
常用的特征包括车辆的速度变化率、加速度变化率、转向角变化率等。
特征的选取需要考虑到其对碰撞结果的影响,同时尽量简化模型,提高计算效率。
2.3 神经网络模型构建基于提取的特征,可以构建神经网络模型。
神经网络模型可以包括多个隐含层和输出层,其中每个层包含多个神经元。
我们可以利用已有的训练数据对神经网络进行训练,通过不断调整网络参数,使得网络能够准确地预测车辆碰撞的可能性。
2.4 碰撞模拟与预测在模型训练完成后,可以利用神经网络对未来可能发生的碰撞情况进行模拟和预测。
通过输入实时的车辆运行数据,神经网络可以输出预测结果,包括碰撞概率、碰撞位置、碰撞时间等信息。
这些信息可以帮助驾驶员或车辆自动驾驶系统做出相应的应对措施,降低碰撞发生的可能性。
3. 研究进展与应用案例基于神经网络的汽车碰撞模拟仿真技术已经在实际应用中取得了一些突破性的进展。
汽车碰撞模拟仿真的发展趋势与挑战

汽车碰撞模拟仿真的发展趋势与挑战随着科技的不断发展,汽车碰撞模拟仿真技术在汽车工程领域扮演着重要的角色。
该技术通过模拟真实碰撞过程,帮助汽车制造商和研发人员评估车辆的安全性能,减少事故对人员和车辆的伤害,提供设计改进和优化方案。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真技术的发展趋势和面临的挑战。
一、发展趋势1. 碰撞模拟技术的精度提升随着计算机硬件技术的不断进步和软件算法的优化,汽车碰撞模拟技术的精度得到了极大的提升。
从最初的简单刚体碰撞模拟,到现在的复杂非线性模型模拟,工程师们能够更准确地预测车辆碰撞时的变形、应力分布和能量吸收情况。
2. 多物理场耦合模拟的应用为了更真实地模拟车辆碰撞过程,汽车碰撞模拟仿真技术正在引入多物理场耦合模拟。
通过耦合结构和流体动力学模拟,可以准确地模拟车辆碰撞时的空气动力学效应、雨刷系统的工作状态等,为实际道路情况提供更全面的仿真分析。
3. 碰撞模拟技术在智能驾驶系统中的应用随着智能驾驶技术的不断发展,汽车碰撞模拟仿真技术开始在智能驾驶系统的开发和测试中发挥重要作用。
通过模拟各种道路和交通情景中车辆碰撞的可能性和后果,可以提前识别潜在的安全隐患,改进智能驾驶系统的设计和算法。
二、面临的挑战1. 多尺度建模与计算瓶颈为了更准确地模拟车辆碰撞过程,需要对车辆的结构和材料进行多尺度建模。
然而,多尺度建模使得计算量急剧增加,导致计算时间长、成本高。
解决这一问题需要继续优化计算算法和提高计算效率。
2. 复杂碰撞情况的模拟挑战实际碰撞过程中存在各种复杂情况,如侧面碰撞、多车相撞等,这些情况对碰撞模拟技术提出了更高的要求。
同时,车辆在碰撞过程中可能涉及非线性应力、材料损伤等复杂物理过程的耦合。
开发适应这些复杂情况的模型和算法是一个亟待解决的问题。
3. 数据获取与验证的挑战汽车碰撞模拟仿真技术需要大量的实验数据来验证模型和算法的准确性。
然而,获取真实的碰撞数据并不容易,需要借助碰撞试验和传感器等手段。
基于ADAMS的虚拟试验场自动化仿真系统

基于ADAMS的虚拟试验场自动化仿真系统1. 引言1.1 研究背景虚拟试验场自动化仿真系统是基于ADAMS软件的一种新型仿真技术,其能够模拟真实实验场景,并通过计算机模拟分析与实验相结合的方式,实现对试验场的自动化控制与优化。
在当前科技迅猛发展的时代,各种试验场的仿真技术应运而生,为科研和工程实验提供了更为高效、精准的解决方案。
研究背景部分将重点介绍虚拟试验场自动化仿真系统的起源和发展历程,包括ADAMS软件在工程领域中的广泛应用以及自动化仿真技术的新兴趋势。
也将对当前试验场存在的问题和挑战进行分析,如试验过程复杂繁琐、实验结果不够准确等,引出本文将针对这些问题提出的解决方案。
通过对虚拟试验场自动化仿真系统的研究背景进行深入分析,我们将能更好地理解其在工程实践中的应用前景和意义。
该系统的成功运用将对工程实验的效率提升、成本节约以及安全保障等方面带来积极影响,有望在实践中得到更广泛的推广应用。
部分的内容将为后续正文部分提供必要的理论基础和背景支持。
1.2 研究目的研究目的是为了实现虚拟试验场的自动化仿真系统,从而提高试验场的效率和准确性。
通过建立系统架构,构建仿真模型,优化自动化控制算法,评估和优化系统性能,以及分析应用案例,我们的研究旨在为实际试验场的运行提供更好的支持和指导。
我们希望通过这项研究,能够实现试验场的智能化管理和操作,减少人工干预,提高试验效率,并且能够更准确地根据仿真结果做出决策。
这将为相关行业的研发工作提供更可靠的数据支持,同时也能够为未来的研究和发展奠定坚实的基础。
通过这项研究,我们希望能够为实际工程领域提供更先进的技术手段,推动技术进步和创新发展。
1.3 研究意义虚拟试验场自动化仿真系统的研究意义主要体现在以下几个方面:首先,虚拟试验场自动化仿真系统能够提高试验效率,减少时间和资源的浪费。
传统的试验往往需要耗费大量的人力物力,而且在实际操作中可能存在安全隐患。
通过建立虚拟试验场,可以在计算机模拟环境下进行试验,节约时间和成本。
基于虚拟仿真的汽车碰撞仿真技术研究

基于虚拟仿真的汽车碰撞仿真技术研究随着汽车行业的不断发展,汽车碰撞安全成为一个备受关注的话题。
汽车碰撞实验是一项非常危险和昂贵的工作,而通过虚拟仿真技术,可以大大降低实验成本,提高实验安全性,并且还可以更精确地模拟不同情况下的碰撞情况,因此,基于虚拟仿真的汽车碰撞仿真技术越来越受到人们的关注和应用。
一、虚拟仿真技术的技术原理虚拟仿真技术是通过计算机软件模拟实际物理过程的技术。
在汽车碰撞实验中,虚拟仿真技术能够模拟汽车的碰撞过程,包括撞击力的大小和方向、车辆的运动状态、车体变形、碰撞后车辆停止运动位置等一系列参数。
虚拟仿真技术可以模拟不同速度、角度、型号的车辆在不同情况下的碰撞,帮助汽车制造商和研究人员更好地了解碰撞的物理过程,以及各种部件的相互作用和损伤情况,提供更好的产品和技术支持。
二、虚拟仿真技术在汽车碰撞实验中的应用1. 碰撞测试前设计验证在汽车制造过程中,通过虚拟仿真进行碰撞测试前设计验证,优化车身结构和材料的使用方式,降低车身重量,提高车身稳定性和安全性。
这种前期验证可节省实际测试成本,缩短实验周期,提高碰撞测试成效,并减小安全事故风险。
2. 碰撞测试现场参数验证在汽车碰撞测试现场,可以对车辆进行实时监测,并将情况反馈给虚拟仿真系统,以验证仿真模型的精准度。
可以对碰撞现场采集的数据进行回归,使得实际测试结果与虚拟仿真预测结果更加接近。
3. 碰撞实验数据预测通过虚拟仿真技术,可以预测车辆在不同碰撞情况下的轿车的变形和损坏情况。
这样做可以帮助汽车制造商预测可能的设计问题,并加以调整。
早期发现和纠正问题可以提高汽车的整体安全性和坚固性,降低制造成本和投资风险,免去日后损失。
三、汽车碰撞仿真技术的应用场景1. 汽车碰撞试验一些汽车制造商会在汽车生产前进行一系列的碰撞实验,以确定汽车的安全标准。
在这些实验中,虚拟仿真技术可以帮助工程师更好地理解汽车的关键部件在不同情况下的运作方式和相互作用。
这一技术使得工程师们能够更好地优化汽车的设计,提高汽车的整体性能。
基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估

基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估在如今现代化社会中,汽车已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
然而,随着道路交通的日益拥挤和交通事故的频发,如何提高驾驶安全性成为了一个迫切的问题。
为了解决这一问题,虚拟现实技术(VR)被广泛应用于车辆驾驶模拟与安全评估中。
本文将探讨基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估的概念、应用、优势和未来发展。
车辆驾驶模拟是通过虚拟现实技术重建真实道路和交通环境,并让驾驶者在模拟环境中实际操作进行驾驶练习和技能培训的过程。
通过驾驶模拟器,驾驶者能够体验各种不同的交通场景,如高速公路、城市道路和恶劣天气条件,提高其对各种驾驶情况的应对能力和安全意识。
同时,驾驶模拟器还可以模拟紧急情况,如刹车失灵和紧急转向,让驾驶者学习和训练处理突发事件的能力,从而提高驾驶安全性。
虚拟现实技术在车辆驾驶模拟与安全评估中的应用已经取得了显著进展。
首先,虚拟现实技术能够提供高度逼真的仿真体验,使驾驶者感受到真实驾驶场景中的速度、声音和振动等感觉。
驾驶者可以在虚拟环境中进行多次实践和重复训练,以减少在真实道路上的驾驶误差和事故风险。
其次,虚拟现实技术还可以创建各种复杂的交通场景和障碍物,如交叉路口、行人和其他车辆,让驾驶者在模拟环境中面对各种挑战,提高其应对复杂交通情况的能力。
此外,虚拟现实技术还可以测量和记录驾驶者的反应时间、注意力集中度和驾驶行为,通过评估数据来评估驾驶者的驾驶能力和安全性,为提高驾驶技能和驾驶安全性提供科学依据。
基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估具有许多优势。
首先,它可以提供安全的驾驶训练环境,减少在真实道路上的事故风险,并降低驾驶者的不安感和焦虑感。
其次,虚拟现实技术的可视化和交互性能够帮助驾驶者更好地理解和掌握驾驶技巧,提高其对驾驶环境的感知和理解能力。
此外,驾驶模拟器还可以提供及时的反馈和建议,帮助驾驶者改正错误和纠正不良驾驶习惯,形成正确的驾驶行为和安全驾驶意识。
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编订:__________________审核:__________________单位:__________________基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析(正式)Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号:KG-AO-2394-61 基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析(正式)使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。
下载后就可自由编辑。
一、引言长期以来,轿车安全性能一直是汽车工业界非常关注的课题。
用实车碰撞试验可测定轿车安全性能,但因其需在实物样机上安装各种测试设备,进行实地试验,成本高、时间长,所以探索新的试验方法一直是汽车工业界所追求的目标。
随着计算机技术的发展和各种应用软件的出现,人们可以用计算机来模拟轿车碰撞试验。
利用虚拟现实技术设计的汽车虚拟试验场可逼真地实现试验过程,通过交互改变汽车设计参数、试验道路环境,可以验证设计方案,从而达到缩短设计周期、降低开发成本、提高产品质量的目的。
与传统的实车试验相比,应用虚拟试验场具有快速、逼真、可重复性等特点,可无危险、无损坏地进行碰撞、翻倾等极限试验。
这种方法虽然不能完全取代实际的轿车碰撞试验,但却使人们能够根据计算机模拟试验的结果更好地、更精确地安排实际试验,以减少试验次数和时间,降低试验成本。
正面碰撞是汽车碰撞事故中最多、对人体危害最大的碰撞形式,也是国际上许多安全法规中规定的小型客车和轿车的最主要标准试验。
本文选取国产燃料电池轿车“超越二号”为虚拟试验对象,模拟其正面碰撞,从而预测和评价该车型的被动安全性,对该车型安全设计的改进具有指导作用。
由于燃料电池轿车目前仍属于前‘瞻型产品,其高昂的制造成本决定了暂时无法、进行实车碰撞试验,而虚拟试验场由于其无危险、无损坏、可重复性等特点正是非常合适的试验方法。
由于虚拟现实系统需要实时计算,对计算速度要求较高。
因此,实现虚拟试验场景及仿真必须要有相应的软硬件支持,本试验采用的操作系统为UNIX(多任务、多线程),硬件为双CPU高速SCSI接口硬盘的HP可视化工作站。
作者利用HYPERMESH软件对整车模型进行网格划分,建立了车辆的有限元模型,用PAM-CRASH软件建立了虚拟试验场,并模拟了正面碰撞,把分析的数据传送到虚拟环境中,驱动场景中的车辆使之形象、逼真地实现试验。
二、虚拟试验对象的建立由于计算技术的局限性,在早期的计算机模拟碰撞试验中一般只独立模拟乘员的运动响应或者整车的变形吸能,而很少将两者结合起来研究。
随着虚拟现实技术的发展,计算机模拟碰撞试验的能力不断提高,因此本文要将乘员及约束系统模型导入到“超越二号”燃料电池轿车整车碰撞计算模型中,其中主要包括仪表板、转向系统、座椅、人体模型以及安全带等,并将两者结合起来作为一个整体进行研究,这样建立的虚拟试验对象更加符合实际情况,从而得出更可信的结果。
(一)建立燃料电池轿车的整车有限元模型1.料电池轿车车身建模燃料电池轿车车身CAE建模使用ALTAIRHYPERMESH软件。
由于白车身零件基本上是薄壁板材结构,所以单元类型选择为壳单元,燃料电池车身模型总共划分为177298个单元,其中燃料电池动力系统零部件及其车架、连接件模型单元数量为76082个(图1)。
由于研究的是整车的碰撞特性,因而单元划分原则上采用四边形单元。
但是车身零部件结构形状非常复杂,仅使用规则的四边形单元会产生在边界和结构形状突变处的单元过于狭小,长宽比过大,所以在定义网格时,允许在局部(非平面处)使用内角大于45°的三角形单元,三角形单元数占单元总数的比值应尽量小,控制在10%左右,否则将会影响计算精度。
单元边长为10~30MM,如果值太小会减小时间步长,增加计算时间,2.材料定义由于在整车的正面碰撞模拟中,燃料电池汽车前舱中的动力系统零件的质量会影响整车质量的分布和转动惯量,因此需要进行质量的重新分配和局部配重,力求使模型的质量和重心位置与实际相差无几。
根据要求,钣金件通常使用ST13及ST14号材料,属于PAM-GENERIS中的103号弹性材料。
燃料电池动力系统中,电机为刚体,对于高压接线盒、低压接线盒以及电动转向泵等材料为塑料的零部件,选用ABS塑料材料。
3.刚体的定义刚体用于碰撞中变形很小或不变形的部分。
如在正面碰撞模型中,可将BA立柱之后的部分定义成刚体。
这样可大大节省计算时间,提高计算效率。
4.连接的模拟动力系统零部件通过螺栓连接在车架上,在碰撞模拟中采用杆单元连接点焊连接。
零部件与车架或梁的螺栓连接其实也可以简化为杆单元连接焊点的方式,因为螺栓的失效表现为剪切和拉断,只要定义此处焊点在这些方向上的失效就能代替螺栓连接。
5.接触定义将整车和车架模型分别定义为36号自接触(SELFCONTACT),对于接触参数的定义,如穿透厚度、惩罚系数、摩擦系数等的定义,则均通过多次模拟结果与试验数据对比获得。
(二)建立乘员约束系统的有限元模型计算、模型中主要定义材料、刚体、爆点、接触几项。
1.材料(MATERIAL)分别对仪表板、转向系统零件以及座椅、假人进行材料定义。
其中假人材料为PAM-SAFE软件中自动生成的,仪表板材料定义为脆性材料,转向系统零件材料为铁。
2.刚体(RIGIDBODY)由于在碰撞过程中座椅骨架的变形很小,因此将座椅骨架部分定义为了刚体。
3.焊点(SPOTWELD)根据实际情况,将导入的转向系统和仪表板与整车连接起来。
4.接触(CONTACTINTERFACE)由于导入了仪表盘、转向系统以及含约束系统的座椅假人模型,在碰撞过程中,人体由于惯性作用力,会和乘员舱内部件发生二次碰撞,为了能较好地模拟出在碰撞过程中人体运动响应,我们分别以下三类接触类型的共8对接触对(CONTACTPAIR)。
(1)点对面的接触在PAM-GENERIS中提供了一种点对面的接触类型,即1#接触。
本文将这种接触运用于上下转向柱之间,以模拟他们之间的滑动运动副。
因为在实际的转向系统中,两者在受到冲击后将产生相对滑动,以减少对乘员的伤害。
(2)面对面的接触面对面的接触是本文中运用的最多的一种接触类型,譬如人体与乘员约束系统之间的接触均采用这种类型,包括头-胸部之间的接触、躯干-座椅之间的接触、躯干与安全带之间的接触、肢体与内饰之间的接触和头部与方向盘之间的接触。
(3)自接触除了燃料电池轿车车身的自接触外,由于考虑到座椅在碰撞过程中,亦同样会受到挤压变形,所以还同时定义了一个座椅骨架的自接触。
对于接触的参数如穿透厚度、惩罚系数、摩擦系数等的定义,则均通过多次模拟结果与试验数据的对比获得。
带乘员约束系统的燃料电池轿车整车有限元模型如图3所示,至此虚拟试验对象建立完成。
三、虚拟试验场的建立根据中华人民共和国国家标准GB/T11551-89关于汽车乘员碰撞保护的规定,当车辆以48KM/H的速度向前行驶,与一个垂直于车辆行驶方向、或与车辆行驶方向成大于或等于60°角的固定屏障壁相碰撞时,前排座位处用座椅安全带束紧的假人,应满足下列条件:(1)假人的各部分自始至终都应在车厢内。
(2)假人头部伤害指数(HIC)不得大于1000。
(3)当作用时间超过3MS时,假人胸部质心处的合成加速度应不大于60G。
(4)假人每条大腿轴向的合力应不大于LOKN。
作者在PAM-CRASH的前处理模块GENERIS中依照国家标准定义了重力场、整车初速、垂直车速方向的刚墙等边界条件。
根据法规,整车试验是车撞刚性壁障。
在GENERIS 中可通过刚墙来模拟壁障。
在本次的正面碰撞模拟中还考虑了重力(即在Z方向加一9.8M/S的加速度场)对碰撞的影响,地面也采用刚墙方式定义,并考虑了轮胎与地面接触部分的摩擦力。
整车初速度定义为48KM/H。
带乘员约束系统的“超越二号”燃料电池轿车整车计算模型包括197047个节点,192308个壳单元,3578个体单元,18个杆单元,计算的时间步长为10-4S,碰撞时间为150MS,即直到假人回弹为止。
至此虚拟试验场建立完成。
四、虚拟试验结果分析使用PAM-CRASH的后、处理模块PAM-VIEW可以观察轿车在碰撞过程中假人所受伤害指数。
(一)头部伤害指数日HIC(HEADINJURYCRITERION)在正面碰撞过程中,作用在人体头部沿车身纵向的加速度是最主要的加速度荷载,因此HIC是汽车碰撞研究中最常用的评价头部损伤的标准,并且被认为是一个能适当区分接触与非接触冲击的标准。
我国的相应法规将头部伤害指数值1000定为正面碰撞过程中人体头部所能忍受的极限,高于此值将被认为会造成对乘员的伤害。
图5为超越二号燃料电池轿车的HIC值的模拟计算结果:在本文中,由模拟计算得出的超越二号燃料电池轿车的人体头部加速度模拟值HIC为1072.1。
(二)胸部3MS合成加速度指标(Α3MS)生理学的研究表明,对于人体胸部的伤害指标是,人体能够忍受3MS或者更长时间的作用在上胸部(因为心、肺位于上胸腔)重心处的合成线加速度应小于60G,超出这个界限就很可能造成对人体胸腔内脏器的损伤。
图6是超越二号燃料电池轿车的3MS胸部合成加速度指标的模拟计算结果:超越二号模拟计算得出的值为54.481G,即533.914M/S+2。
和国家安全性法规中人体3MS胸部合成加速度指标值60G相比,超越二号燃料电池轿车的人体3MS胸部合成加速度指标模拟值达到了国家规定标准。
(三)腿部轴向力荷载在碰撞过程中由于车内的结构限制,人体的某些部位,主要是腿部会受到很大的轴向力载荷,这种大力载荷会造成如骨折、组织拉伤或挫伤等伤害,因此有必要用轴向力载荷来做为一个伤情指数。
本文分别对假人的左右大腿骨受力进行了模拟,见图7和图8。
国际法规和我国的法规均规定在48KM/H正面碰撞中“假人每条大腿轴向的合力应不大于10000N”。
模拟的结果表明,超越二号燃料电池轿车的人体左大腿骨最大受力值为5800N,右大腿骨最大受力值为3300N,完全符合法规要求。
(四)碰撞动画截图借助PAM-CRASH的后处理模块PAM-VIEW还可以观察轿车在碰撞过程中的变形、受力状态、速度、加速度等。
下图即为在碰撞过程不同时刻轿车模型的变形:由碰撞动画截图发现车身框架的变形并不大,因此可以推测碰撞发生后车门仍能正常打开,满足法规要求。