基于有限元法的汽车正面碰撞分析研究
MPV汽车正面碰撞有限元分析
MPV 汽车正面碰撞有限元分析黄 虎,刘新田,张佳骏(上海工程技术大学汽车工程学院,上海 201620)摘要:首先建立MP V 汽车车身模型,然后根据正面碰撞法规要求,划分网格和设置边界条件,最后进行MP V 汽车正面碰撞模拟仿真。
根据模拟仿真结果,有些碰撞指标不能满足碰撞法规要求,提出对MP V 汽车进行加强和改进的方案。
关键词:有限元分析;正面碰撞;仿真中图分类号:U463.82 文献标识码:B 文章编号:1006-0006(2009)02-0051-02Ana lysis of Veh i cle Fron t a l I m pact Ba sed on FE MHUAN G Hu,L IU X in 2tian,ZHAN G J ia 2jun(Aut omotive Engineering College,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China )Ab s tra c t:Firstly,vehicle body model is built.And then,meshing and setting boundary conditi ons are finished according t o si m ulati on need .Finally,vehicle fr ontal crash is si m ulated .After researching si m ulati on result,s ome can ’t meet the need of the crash regulati ons .And vehicle body of MP V is i m p r oved and strengthened .Key wo rd s:FE A;Fr ontal i m pact;Si m ulati on 汽车的碰撞为非线性动态过程[1],因此采用非线性有限元法进行研究。
有限元方法在汽车保险杠碰撞分析中的应用
有限元方法在汽车保险杠碰撞分析中的应用材料力学和弹性力学可以解决在实际工程中一些变形以及位移问题，但当物理模型相对复杂的情况下，求解过程比较难。
随着计算机技术的发展，有限元分析成为力学学科中一门重要的分支，应用越来越广泛。
目前大型通用有限元商业软件有很多：如ANSYS，ABAQUS等。
汽车已经成了我们日常生活中不可或缺的交通工具。
如何提高汽车碰撞过程中的安全性能已经成了汽车安全性领域研究的重要课题。
标签：有限元分析；ABAQUS；汽车保险杠；碰撞引言有限元方法在现代工程中广泛应用，其分析思路是将求解域看成是由很多称为有限元的小的互相连接的子域组成，对每一单元假定一个近似解，然后求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。
然而这个解不是准确解，而是近似解。
由于力学中大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
目前大型通用有限元软件有很多：如ANSYS，ABAQUS等[1]，有限元软件可以分析多学科的问题如：机械、电磁、热力学等；用有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象离散化、有限元求解、计算结果后处理三大部分[2]。
有限元分析软件的一个发展趋势是与通用三维建模软件进行造型设计后，将模型导入CAE软件进行有限元网格划分，并进行分析计算。
1 有限元方法的分析思路有限元法是将一个几何形状进行离散，离散的单元通过节点来进行连接，有限元方法的分析步骤如下所示：ABAQUS是一套基于有限元方法的工程模拟软件，它的功能非常强大。
不仅仅可以解决线性问题，而且可以解决非常复杂的非线性问题，如复杂的冲击碰撞及许多接触问题[3-5]。
ABAQUS软件主要由ABAQUS/CAE，ABAQUS/Standard，ABAQUS/Explicit，ABAQUS/Viewer等模块组成。
ABAQUS 有限元软件功能模块的介绍：（1）ABAQU/CAE前处理：该模块主要是定义实际问题的物理模型，一个工程的实际问题的前处理模块主要由四部分即离算化的几何模型，材料的数据，加载和边界条件这四部分的内容组成通常在ABAQUS/CAE中以图形的方式来完成各个操作以图形的方式生成模型。
轿车正面碰撞有限元仿真研究
轿车正面碰撞有限元仿真研究
赵桂范;柳东威;孟媛媛
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2010(000)001
【摘要】在碰撞仿真理论的指导下,根据国家C-NCAP的规定,以某型号轿车为研究对象,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立整车正面碰撞有限元模型,对整车正面碰撞进行仿真分析.通过对整车以及前部钣金部件和前门框变形和加速度时间历程曲线的研究,评价整车的安全性,结合有关文献的研究,分析正面碰撞建模方法的正确性.
【总页数】3页(P18-20)
【作者】赵桂范;柳东威;孟媛媛
【作者单位】哈尔滨工业大学,汽车工程学院,威海264209;哈尔滨工业大学,汽车工程学院,威海264209;哈尔滨工业大学,汽车工程学院,威海264209
【正文语种】中文
【中图分类】TH12;U467
【相关文献】
1.正面碰撞下轿车后排乘员伤害的仿真研究 [J], 吴云腾;葛如海;杨工作;朱文婷
2.轿车正面碰撞有限元仿真模拟建模 [J], 徐敦舸;高卫民;李涛
3.基于两种正面碰撞的轿车耐撞性能仿真与改进研究 [J], 赵欣超;朱平
4.轿车前排座椅正面碰撞的有限元分析及试验研究 [J], 林聪
5.轿车正面碰撞有限元仿真模拟建模 [J], 徐敦舸;高卫民;李涛
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《前纵梁结构对某SUV正面碰撞性能影响的研究》范文
《前纵梁结构对某SUV正面碰撞性能影响的研究》篇一一、引言汽车碰撞安全性能是汽车设计中的重要考虑因素之一。
在各种碰撞情况下，车辆的吸收能量和保护乘员的能力，是衡量汽车安全性能的重要指标。
其中，前纵梁作为车辆前部结构的重要组成部分，对正面碰撞性能起着至关重要的作用。
本文以某款SUV 为例，研究前纵梁结构对正面碰撞性能的影响。
二、前纵梁结构概述前纵梁是车辆前部的主要承载结构，其设计应具备足够的强度和刚度，以在碰撞时吸收并分散能量，保护乘员安全。
前纵梁的结构通常包括多个部分，如吸能盒、横梁、连接件等。
这些部分的设计和连接方式都会影响其碰撞性能。
三、研究方法为了研究前纵梁结构对某SUV正面碰撞性能的影响，我们采用了有限元分析和实车碰撞测试两种方法。
首先，我们利用有限元分析软件建立该SUV的正面碰撞模型，通过模拟不同速度和不同角度的碰撞情况，分析前纵梁的变形和吸能情况。
然后，我们进行实车碰撞测试，以验证有限元分析结果的准确性。
四、前纵梁结构对正面碰撞性能的影响1. 吸能能力前纵梁的主要功能之一是在碰撞时吸收能量。
通过对不同设计的前纵梁进行有限元分析和实车碰撞测试，我们发现，具有合理结构和材料的前纵梁能够更好地吸收能量，降低碰撞对乘员的伤害。
2. 变形模式前纵梁的变形模式也会影响其吸能效果和保护乘员的能力。
在正面碰撞中，前纵梁应能够合理变形，将冲击力分散到整个车身结构上，而非集中在某一点或某一区域。
通过优化前纵梁的结构和连接方式，可以改善其变形模式，提高其吸能效果和碰撞安全性。
3. 连接方式前纵梁与车身其他部分的连接方式也会影响其碰撞性能。
合理的连接方式可以使前纵梁在碰撞时更好地吸收能量，并将冲击力传递到整个车身结构上。
同时，连接方式还应考虑维修便利性和成本等因素。
五、结论通过对某SUV的前纵梁结构进行研究和优化，我们发现，合理的结构和材料、变形模式以及连接方式都能提高车辆的正面碰撞性能。
在实际设计和生产中，应根据车辆的具体需求和设计目标，对前纵梁结构进行综合考虑和优化。
基于有限元的汽车前纵梁碰撞分析及优化
基于有限元的汽车前纵梁碰撞分析及优化袁敏; 黄曦; 徐一心; 谢欣然【期刊名称】《《机械与电子》》【年(卷),期】2019(037)010【总页数】3页(P17-19)【关键词】前纵梁; 有限元; 碰撞仿真; 优化设计【作者】袁敏; 黄曦; 徐一心; 谢欣然【作者单位】成都理工大学工程技术学院四川乐山614000【正文语种】中文【中图分类】TH14; U461.910 引言汽车碰撞事故主要分为：正面碰撞、侧面碰撞和后面碰撞3种类型[1]。
其中正面碰撞分为全宽碰撞、斜角碰撞和偏置碰撞3种[2]。
据统计显示，正面碰撞事故发生的几率达到40%[3]。
在节能减排的时代，汽车轻量化技术被视为汽车碰撞设计重点考虑的因素之一。
与此同时，薄壁结构由于具有简单和成本低的特点，已经成为汽车、航天、国防工业等领域中最常见的被动吸能材料之一[4]。
在汽车行业中，薄壁结构广泛应用于汽车结构钣金部件，其耐碰撞性能对于轻量化和保证车辆安全性具有十分重要的意义[5]。
而如今大多数汽车前纵梁的内部结构比较单一，这种结构不能发挥材料的最大耐冲击能力。
因此，对前纵梁横截面内部结构进行研究，并对其防撞能力进行具体分析以提高其安全性能是很有必要的。
1 建模以及仿真模拟过程1.1 有限元建模碰撞系统模型主要由前纵梁，刚性壁模型构成，其中前纵梁为矩形管结构，尺寸参数：横截面高度为60 mm；横截面宽度为60 mm；钢板厚度为3 mm；纵梁长度为120 mm。
在前纵梁的碰撞过程中，其结构产生了大变形、大位移，对前纵梁结构的承载产生了非常大的影响，因此在ANSYS仿真模拟分析中需考虑几何非线性这个重要因素对前纵梁材料属性产生的偏差[6]。
前纵梁主体部分采用类似高碳钢强度钢材的金属特性，其材料的属性参数为：材料密度为7 850 kg/m3；泊松比0.28；杨氏模量2.054 2×1011 Pa。
将测得的应力及其应变数值添加到Enginering Data,完成模型材料的非线性属性的建立。
汽车保险杠碰撞有限元分析
汽车保险杠碰撞有限元分析摘要：本文基于Hypermesh和LS-DYNA软件对保险杠的正面碰撞进行了仿真模拟分析，分析了保险杠的耐撞性，并以计算结果为依据, 对保险杠的结构进行了改进,优化其吸能能力，对深入研究整车正面碰撞的模拟仿真具有重要的参考价值关键词：保险杠碰撞优化Abstract: this paper, analyzed from the positive impact bumpers on the simulation ofthe Hypermesh and LS-DYNA software , this paper analyzes the bumper crashworthiness, and put the structure of bumper improved, optimize the absorption ability, and further study the collision of the vehicle positive simulation for important reference value.Keywords: bumper; collision; optimization随着轿车的大规模生产和使用, 也由于车速的不断提高, 汽车交通事故的发生率已经大大的增加了。
在汽车交通安全事故中, 出现几率最高的是汽车碰撞, 其中正面碰撞最普遍。
据资料显示,汽车发生正面碰撞的概率在40%左右。
因此, 研究正面碰撞特性, 对降低乘员的伤害非常重要[1]。
而汽车结构中的保险杠是正面碰撞时主要的承载和吸能构件,提高保险杠的吸能能力,可以降低整车碰撞中的加速度,对乘员起保护作用[2]。
因此, 对保险杠吸能特性的研究有着重要的意义。
汽车碰撞是指汽车在极短的时间内发生剧烈碰撞,是一个瞬态的复杂物理过程,它包含结构以大位移、大转动和大应变为特征的几何非线性和各种材料发生大应变时所表现的物理非线性(材料非线性)。
公交大客车碰撞有限元分析与车身改进设计的开题报告
公交大客车碰撞有限元分析与车身改进设计的开题报告一、研究背景和意义现代城市交通高速发展，公交车作为城市公共交通的重要组成部分，承载着人民出行的日常需求。
同时，公交车的安全性也受到广泛关注，尤其是在城市交通高峰期，公交车的行驶速度和运行频率比较高，意外事故所造成的后果也会更加严重。
因此，对公交大客车碰撞事故进行有限元分析，并通过改进设计提升其安全性显得尤为重要和必要。
二、研究内容和方法1.研究内容：本文旨在对公交大客车碰撞事故进行有限元分析，模拟公交大客车的碰撞过程，并根据模拟结果提出车身改进设计方案，提高公交大客车的安全性。
2.研究方法：本研究将采用以下方法：（1）有限元分析：通过建立公交大客车的有限元模型，进行详细的物理分析和计算，包括内在构件和外在部件的应力和变形响应。
（2）仿真分析：基于有限元分析，采用一系列复杂的仿真过程，观察和分析公交大客车碰撞时的力学特性和变形情况。
（3）车身改进设计：根据有限元分析和仿真分析结果，提出车身改进设计方案，包括厚度改变、结构优化等。
三、预期成果和创新点本研究的预期成果包括：（1）详细的公交大客车有限元模型和碰撞仿真模拟结果。
（2）针对有限元分析和仿真分析提出的车身改进设计方案。
（3）对公交大客车碰撞事故的安全性提出有效的解决思路和方法。
创新点：（1）通过有限元分析和仿真分析，探索更加科学和精准的公交大客车碰撞事故研究方法。
（2）针对公交大客车碰撞事故的研究提出有效的车身改进设计方案，提高公交大客车的安全性。
四、研究计划和进度安排计划在以下时间内完成研究任务：1、10月1日至10月15日确定论文课题和研究思路，并完成相关文献调研；2、10月16日至11月10日初步研究公交大客车有限元模型的建立，熟悉仿真分析工具；3、11月11日至12月5日深入研究公交大客车碰撞事故的有限元分析和仿真分析，及车身改进设计方法；4、12月6日至12月20日对有限元分析和仿真分析的结果进行分析和总结，提出改进车身设计的方案，完成论文初稿；5、12月21日至1月5日完成论文修改和完善，研究成果进行答辩。
基于显式有限元法的汽车碰撞仿真研究
式中
ｎ—— 接触 系统 所 占空 间 ：
内应力 ；
ｆ ， 厂
目前仿 真方法主要有 多刚体 系统动力学方 法、 机械振动学方法和有 限元仿真等 ， 随着显式有
２１ ０ ０年第 ５期 （ 总第 ２６期 ） ２
农业 装备 与车辆 工 程
Ａ ＲＣ Ｌ Ｕ Ａ Ｑ ＩＭＥ Ｔ＆ Ｖ Ｈ Ｃ ＥＥ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｇ Ｉ Ｕ Ｔ Ｒ ＬＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｅ ＩＬ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ
ＮＯ ５ Ｏ１ ． ２ ０
（ ｏａｙ２６ Ｔ ｔｌ ２ ） ｌ
基 于显 式 有 限元 法 的汽 车碰 撞 仿 真 研 究
王 强
（ 浙江交通职业技术学院汽车学院， 杭州 ３ １ １ ） １ ｌ２ 摘要 ： 阐述了显式有限元方法在 汽车碰撞仿 真 中的应用 ， 主要 包括显式有限元算法 、 碰撞 头部伤害评价指标 、 假人模型 、 安全带模型和安全 气囊模型等 ， 出了碰撞仿 真 中的关键技术 ， 提 并通过 实例 对整车碰 撞和乘 员保
整 车 的变形情 况 及各 部件 的损 坏情 况 ，但却 不 易 得 到车 体局部 位 置应 力分 布 和车体 结构 材料 内部 破 坏 的情 况 ，也 不能 精确 得 到乘员 的实 际伤 害情 况 （ 能通过 假人 采集 数 据 ）而且 ， 车碰撞 试 验 只 ， 实
Ｌ— ｙａ ｓｄｎ 则被使用的较早 、 较广泛＿ Ｊ １ 。
１ 汽车碰撞 仿真的主要研 究 内容
利用 有 限元技 术 ．汽 车碰 撞仿 真 的 主要研 究
内容有仿真算法 、 碰撞假人模型 ， 乘员保护系统 、 安全车身的开发 、 伤害评价指标等。 １１ 显式 有 限元算 法 ． 汽车碰撞有限元仿真 中大多采用计算效率高 的动力显式算法 ， 汽车保险杠 、 车身等为薄壁件 ， 其碰 撞过 程 的力 学模 型可 看作 是一 般 的接 触碰 撞
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３结论
（２）通过比较Ｖ－ＥＮＳ和襄们的计算结果发现误差比较
大，特别是制动踏板和前围板以及Ａ柱．并且这几个揶位的 后穆量比较大，均超出了目标值．但是虽终值误差相对较小， 主要集中在制动踏板和方向盘中心点的ｚ向位移； （３）根据覆公司的分析，从结构设计上看．该车型的 １００％正碰结果对于ＧＢ的要求还有一定的差距，需要进一步 优化车身结构。 此结论为进一步的优化提供了依据．我们在此基础上进行 了改进设计，经分析及试验得到了较为满意的结果． 参考文献 ⅢＴｒ址ｋｃｄ
ｌ
２碰撞的边界条件 整车碰撞参考标准为国标ＧＢｌｌ ５５１－２００３乘用车正面碰撞
的乘员保护，碰撞初始速度为５０Ｋｍ／ｈ．碰撞壁障为刚性墙。 整车碰撞有限元模型如图１所示．
瞬融陲目艘惮＆
钿
田１碰擅分析有隈元模型
１碰撞分析模型的建立
１１整车模型的建立 整车模型的建立以白车身ＣＡＤ三维数模为基础．加Ｅ发 动机、悬架、车轮和座椅模型，按一定标准划分网格后．组成 用于正面碰撞的整车模型。 （１）网格划分。整车模型划分网格后整车节点和单元数 分别为：６４６７９４和９２９０３９。在建模时省去了一些对整车结构 碰撞性ｆｌＥ（ＲＰ整车结掏撞击变形１影响不大的部件，另外．如车 门、座椅及内饰件等，这些部件的质量通过集中质量单元加到 了车身ｌ。 （２）材料参数。根据车身以薄钢板冲压零部件为主的特 点，整个车身采用壳单，［建模。车身采用的材料主要为拉延性 能较好的低碱钢溥制扳，采用分段线性型性材料模型模拟。该 对车身结构进行碰撞分析，旨在计算结构变形．查看整车 各个阶段的变化情况．找出整车结构中存在的问题．分析结扮 的耐撞性能，并提出相应的改进意见。 ２１整体能量变化情况 模型能量的变化情况可以反映出计算模型建立的准确程 度．并能够；奇楚地看到能量的变化趋势，总体的要求是，模型 的总能量应主要由动能和内能组成，由于软件采用中心差分往 进行计算．因单位变形水充分将会导致郭分能量“丢失”．采 用“沙漏能”来进行补充，但是沙漏能不血超过总能量的１０％， 由于单元的接触和部分穿透，汁算中还肯摩擦能和滑移界面
机械设计
！竺
！！！！！竺！：坚！！！！竺！！！！型
基于有限元法的汽车正面碰撞分析研究
钱德猛，韩震
安徽江淮汽车股份有限公司技术中心乘用车研究院，安徽合肥２３００２２
摘要：针对汽车开发过程中碰撞试验的周期长．费用高的问题，在某型产品开发过程中采用有限元方法进行Ｔ碰撞 分析，在对计算蛄秉认真分析的基础上，提自Ｔ改进分析的意见，取得Ｔ较圩的鼓果． 关键词：有限元．汽车．硅撞．仿真 随着我国汽车保有量的不断增加，交通事故里上升趋势而 汽车的正碰是发生概率最多的一种，且对车内司乘人员生命财 产安全最具危害性。随着我国正碰安全法规的颁布实薤，汽车 的被动安全性问题是汽车研究和设计人员必须面对的新课题， 所开发车型的耐撞性能最终要通过实车碰撞试验来检验”Ｊ。例 如我国某品牌的越野车在出口德国后．由掉国汽车俱乐部 （ＡＤＡＣ）随机抽检进行了官方碰撞测试，结果被评为该机构 ｉ！【行的碰撞试验的历史上屉差成绩．对国产车造成了难以挽回 的影响。 毫无疑问．宴车试验是ｊ气车安全性研究最准确、箍可靠的 手段，但费用高．周期长，因此为了减少新产品的开发成本， 提高产品竞争力．各汽车厂商都采用了实车试验与计算机模拟 仿真相结台的方法。计算机模拟可以在短时问内对多种方案做 出比较，从而得到满意的改进方案。另外，计算机仿真模拟作 为真实碰撞试验的有效辅助手段。能够太大节省新车型设计改 进的周期和费用Ⅲ。 有限元法是求解非线性问题的有效工具，随着商用有限元 软件的逐步成熟，工程上也越来越多地合用青限元法来进行辅 助分析工作。本文正是在商用软件的基础上，针对国标碰撞法 规ＧＢ】ｌ ５５１．２００３进行的仿真模拟，模拟我公司开发设计中的 某型汽车在碰撞过程中重要结构部件的变形。通过对模拟结果 进行分析，分析结构的耐撞性和吸能形式，拄出整车结构中存 在的问题。对重要结构的设计和结构优化提供依据ｐ”】。 模型需要定义材料的密度、弹性模量、泊松比、屈臌强度和应 力２应变曲线．低碳钢薄钢板的密度；７
Ｒｅｓｐｏｎｓｅ
目３方向盘的ｘ向位移曲线
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８ｘ
１０’ｋ∥ｍ，弹性模
量Ｅ＝２０６ Ｇｐａ．泊梧比ｕ＝０２８～０ ３屈服强度，啦＿２７０～３０９
ＧＰａ，应力应变曲线通过材料拉伸试验获得． （３）连接模式：整车各零部件通过焊接、铰接以及刚性 连接等多种方式进行连接。动力总成可简化为剐体。 （４）定义接触：定义会发生变形的零部件的单血接触一 一自接触．以及相互连接的零部件面与面的接触或者是相应节 点对面的接触。
“车扭撞性改进的＂算机仿真ｐ】汽￥Ｉ 朗４方向盘的ｚ向位移曲线
《０００２ ２４（６）：４６６－４６９
【４】口￡＊．＊△目．＃壹涛．锌ｍⅢ模拟＆￥４汽｝＆＆＃＊十∞应ⅢⅢ
分析表明前车门的上铰链的最大变形为７
３ｒａｍ，
下铰链
十目２镕｝ｍ １９９９（４）
的摄大变形为７ ６ｍｍ．比较合理，通常来说．车门的变形鹰控
；■盆
国２模型总麓量的变化情况（单位：横轴ｓ．纵轴Ｊ
一曼
２．２主要部件的变彤 在车次模拟中，模型的建立主要是基于设计状态进行的， 底盘部分完全沿用某参考车型的零部件（动力总成除外），基 十这样的整车模型测量了在碰撞过程中主要部件的变形量．其 中方向盘的Ｘ、ｚ向位移如图３、４所示。啦下各国中：横轴 单位为ｓ，纵轴单位为ｍｍ。 本文基于有限元法．对该车型进行了仿真分析，得出了以 下结论： （１）通过变形分析发现：前门的变形大小台理：
２计算结果和分析
钱德猛．等：基于有限元法的汽车正面碰撞分析研究 能。 该型车计算模型的总能量变化情况如图２所示，从图中可 以看出，６０ｍｓ咀后，能量的构成基奉不会发生什么变化。能 量的构成情况比较合理．滑移界面能保持很小的正值，沙漏能 屉大时占总能量的比例非常ｄ、，由此可以说明在建模的过程 中．有限元网格的标准．模型的联接以及各种求解参数的设置 都是比较合理的． 制在３０ｒａｍ以内。这样在碰撞过程中门由于变形而打不开的可 能性比较小：方向盘的向后的最终位移为４５ｍｍ．碰撞过程中 的最大Ｘ向位移为８６６ｒａｍ．按照ＧＢ法规的要求方向盘向后 的位移量不超过１２７ｍｍ．该方向盘的向后位移适中，这样对 人的头部和胸部的伤害比较小． 碰撞过程中ｔ制动踏板的Ｘ向位移量为｜３７ｍｍ．距离比 较大，对小腿会有一定的伤害。 前国的变彤情况如图５所示。