碰撞仿真建模影响因素及模型验证
汽车工程中的碰撞仿真方法及模拟结果分析
汽车工程中的碰撞仿真方法及模拟结果分析汽车碰撞仿真是指通过计算机模拟和分析汽车在碰撞中的运动状态和结构响应的过程。
在汽车工程领域，碰撞仿真是一个非常重要的研究内容，它能够帮助工程师和设计人员评估车辆结构的强度和安全性能，在车辆设计初期就能够进行碰撞试验和优化设计，从而提高车辆的安全性能。
汽车碰撞仿真方法主要分为几个方面：建模、材料模型、碰撞模拟、后处理和结果分析。
首先，建模是碰撞仿真的第一步，它涉及将真实汽车转化为计算机模型。
建模可以使用CAD软件，根据车辆的几何形状和尺寸，将车辆细分为许多小元件或网格，形成一个三维数学模型。
同时，在建模过程中，还需要考虑汽车的细节，如车窗、车门、座椅等。
一个精确的模型能够更好地反映真实碰撞的情况。
其次，材料模型是碰撞仿真中的关键要素之一。
材料模型描述了材料的物理性质和力学行为。
常用的材料模型有线性弹性模型、塑性模型和各向异性模型等。
不同材料的力学行为不同，选择合适的材料模型对模拟结果的准确性和可靠性是至关重要的。
接下来，碰撞模拟是通过将物体受到外部撞击时的力学过程转化为计算流程，在仿真环境中模拟碰撞的过程。
碰撞模拟使用有限元分析（FEA）方法将汽车模型离散为许多个有限元素，并根据材料属性、载荷和边界条件等因素计算每个元素的应力和应变。
借助计算机的计算能力，碰撞仿真可以模拟不同类型的碰撞，如正面碰撞、侧面碰撞和倒车碰撞等。
通过不同的碰撞仿真，工程师和设计人员可以了解车辆在不同碰撞条件下的结构响应和变形情况，并优化车辆结构以提高车辆的安全性和碰撞能力。
然后，后处理是将碰撞仿真的结果进行处理和分析的过程。
后处理包括提取和分析仿真结果的关键数据，如变形、应力、应变等。
利用后处理工具和图形化软件，可以将仿真结果可视化为图形或动画，以便更直观地分析和评估汽车的碰撞性能。
通过后处理，可以深入了解汽车结构在碰撞时的具体响应和状态。
最后，结果分析是根据碰撞仿真的结果对汽车的安全性能进行评估和分析。
人车相撞头部伤害影响因素仿真分析及试验
Ｈｅ ｄＩｊｒ ｓｉ ａ—ｅ ｅｔａ ｃｄ ｎｓ ａ ｎｕ ｅ Ｃ ｒ ｄ ｓ ｎＡｃｉｅｔ ｉ ｎ ｐ ｉ ｒ
ＧｅＲｕ ａ ， ａ ｇＱ ｙ ｎ， ｈ ｎ Ｘ ａ ｄ ｎ ｈ ｌ Ｗ ｎ ｉａ Ｃ ｅ ｉｏ ｏ ｇ＆ Ｈａ ｉｇ ｎＢ ｎ
Ｓｈｏ ｕｏ ｏ ｉ ｎ ｒ ｃＥ ｇｎｅ ｎ ＪａｇｕＵ ￣ ｒｔ， ｈｎｉｎ ２ ２ １ ｃｏｌｆＡ ｔ ｂｌ ａｄ Ｔａ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｉｎｓ ｎ ｅ ｉ Ｚ ｅｊ ｇ １ ０３ ｏ ｍ ｅ ｉ ｆ ｉ ｓｙ ａ
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义 。文 中采 用 三维 有 限元 法 ， 究 人 的头 部 与 发 动 研
１ １ 发 动 机罩 模型 ．
研究所 用发 动机 罩采 用冷 轧低 碳钢 Ｄ ０ Ｃ４钢 板， 主要 由内板 、 板、 外 内外板支架 等组成。仿真所 建发动机 罩模 型外板 厚度 为 ０ ８ ｍ， ． ｍ 内板 厚 度为
０７ ．ｍｍ， 支架厚 度 为 １２ ｍ ．０ ｍ。发动 机罩 的 内外 板 通
［ ｂｔ ｃ］ Ｂ ｄｐ ｎ － ｎ ｅ ｌ ｅｔ ｏｅ ｎ ｃｎｌ ｙ ｆ ｉ ｌ ｅｔ ｏｅ ｒ ｎｉ ｏｄａｄ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｙａｏｔ ｇ Ｄｆ ｉ ｅ ｎ ｍ ｄｌ ｇ ｅｈ ｏ ｇ ，ｉ ｔ ｅ ｍ ｎ ｍ ｄｌ ｆ ｇ ｅｈｏ ｎ ｉ ３ ｉｔｅ ｍ ｉ ｔ ｏ ｎｅ ｅ ｓｏ ｅ ｎ
汽车碰撞仿真分析研究
汽车碰撞仿真分析研究近年来，汽车碰撞仿真技术在汽车工业中的应用越来越广泛。
这项技术可以利用计算机模拟车辆在不同碰撞条件下的破坏情况，以及对车辆乘客的安全影响。
此外，汽车碰撞仿真技术还可以为汽车制造商提供一个安全设计的车辆结构，从而使得车辆乘客得到更佳的保护。
本文将对汽车碰撞仿真技术进行深入分析和讨论。
一、汽车碰撞仿真技术的基本原理汽车碰撞仿真技术是利用计算机模拟车辆在碰撞过程中的破坏情况，以及对车辆乘客的安全影响。
这项技术的本质是将车辆模型与各种条件（例如初始速度、碰撞角度、碰撞速度等）输送到计算机程序中，从而得到模拟结果。
该技术的基本原理可以概括为以下步骤：1、构建车辆模型：首先需要在计算机程序中构建车辆模型，包括车身结构、车辆内部结构和安全气囊等。
2、制定碰撞条件：需要确定模拟碰撞条件，包括碰撞速度、碰撞角度、碰撞部位等。
3、进行模拟计算：根据车辆模型和碰撞条件，通过计算机程序进行模拟计算，并生成模拟结果。
4、对结果进行分析：根据模拟结果进行分析，如有必要可进行优化，以使汽车在碰撞中的效果更佳。
二、汽车碰撞仿真技术的意义汽车碰撞仿真技术的意义在于，可以为汽车制造商提供一个安全设计的车辆结构，从而最大程度地保护车辆乘客的安全。
该技术可以用于汽车行业中的各个领域，例如汽车安全研究、车辆结构设计、安全气囊设计和汽车破坏测试等。
随着社会对汽车安全的重视不断增加，汽车碰撞仿真技术也越来越得到广泛应用。
三、汽车碰撞仿真技术的应用汽车碰撞仿真技术可以在汽车行业中的许多领域中得到应用。
在汽车制造领域中，该技术可以用于设计安全气囊、安全带和车身结构等。
此外，汽车碰撞仿真技术还可以用于研究车辆在不同碰撞条件下的表现，包括碰撞速度、碰撞角度和碰撞部位等。
通过模拟研究，汽车制造商可以提高车辆的安全性能，从而保护车辆乘客的安全。
此外，该技术还可以在汽车保险行业中得到广泛应用。
例如，保险公司可以利用汽车碰撞仿真技术，来确定一个车辆的保险费用。
利用碰撞模拟仿真优化汽车撞击部件设计
利用碰撞模拟仿真优化汽车撞击部件设计随着汽车行业的快速发展，汽车安全性成为人们购买车辆时的重要考虑因素之一。
汽车撞击部件的设计对于车辆在碰撞事故中的安全性能起到至关重要的作用。
为了确保车辆在碰撞事故中的表现，利用碰撞模拟仿真技术成为了一种有效的方法来优化汽车撞击部件的设计。
碰撞模拟仿真技术利用计算机模型对汽车在碰撞时的动态响应进行分析和评估。
通过数值计算和模拟，可以预测和优化汽车撞击部件在碰撞事故中的性能表现。
下面将从碰撞模拟的基本原理、优化设计方法以及案例研究等方面，详细介绍利用碰撞模拟仿真优化汽车撞击部件设计的过程和效果。
1. 碰撞模拟仿真的基本原理碰撞模拟仿真是基于有限元分析理论的一种技术方法。
通过建立汽车和碰撞物体的有限元模型，利用计算机软件对模型进行离散化处理，并应用各种边界条件和材料特性，模拟汽车在碰撞中的动态过程。
分析结果可以反映出车辆在撞击过程中的受力情况、变形情况以及能量吸收等关键参数，为设计提供重要参考。
2. 优化设计方法（1）结构优化设计通过对汽车撞击部件的结构进行优化设计，可以提高其刚度和强度，使其在碰撞时更好地保护车内乘员。
一种常用的结构优化方法是拓扑优化，即根据材料的局部特性和受力情况，在保持整体形状不变的前提下，调整材料的分布，以提高结构刚度和强度。
（2）材料参数优化汽车撞击部件的材料选择和参数设置对于其碰撞性能至关重要。
利用碰撞模拟仿真技术，可以对不同材料的力学性能进行评估和对比。
通过系统地改变材料参数，如弹性模量、屈服强度等，可以找到最佳的材料组合，以提高汽车撞击部件在碰撞事故中的性能表现。
（3）碰撞速度和角度优化汽车在不同速度和角度的碰撞情况下，其撞击部件受到的力量和变形程度均不同。
通过考虑不同碰撞情况下的力学响应，可以优化撞击部件的设计。
例如，在偏置碰撞情况下，可以合理调整车身的刚性分布，提高车辆的侧面碰撞安全性能。
3. 案例研究以汽车前保险杠的设计为例，利用碰撞模拟仿真技术对其进行优化设计。
车辆碰撞事故仿真模拟的关键技术及验证方法
车辆碰撞事故仿真模拟的关键技术及验证方法汽车碰撞事故是道路交通中常见的交通事故类型之一，其发生往往造成严重的人员伤亡和财产损失。
为了预防事故的发生和提高汽车安全性能，研究人员已经开始采用车辆碰撞事故仿真模拟的方法进行事故分析和安全设计。
本文将介绍车辆碰撞事故仿真模拟的关键技术及验证方法。
一、车辆碰撞事故仿真模拟的关键技术1. 车辆模型的建立和参数化车辆模型是车辆碰撞事故仿真模拟的基础，准确的车辆模型能够提供真实的碰撞结果。
车辆模型的建立包括车身、底盘、悬挂系统、发动机等部分，需要考虑到车辆结构和材料的特点。
参数化是指根据真实车辆的参数进行模型的设定，包括质量、惯性、刚度、阻尼等，以保证模拟的准确性。
2. 碰撞模型的建立和仿真方法碰撞模型是指车辆碰撞时各个部件之间的相互作用关系。
常见的碰撞模型包括刚体动量守恒定律、刚体碰撞-反弹定律、有限元模拟等。
其中，刚体动量守恒定律是一种基本的碰撞模型，它假设碰撞时动量守恒不变。
有限元模拟能够考虑车辆结构的变形和应力分布，能够更准确地模拟碰撞结果。
3. 材料特性和物理特性的建模车辆碰撞事故时，车辆中的各个部件和材料会发生变形和破坏，因此需要准确地建模材料特性和物理特性。
常见的建模方法包括弹性模型、塑性模型、粘弹性模型等，以及对材料进行参数化和试验验证。
4. 碰撞事故场景的建立碰撞事故场景的建立是仿真模拟的关键环节。
场景的建立需要考虑车辆初始状态、碰撞角度、车速等因素，并根据实际情况进行调整和验证。
常用的方法包括实地采集数据、摄像头记录、激光雷达扫描等。
二、车辆碰撞事故仿真模拟的验证方法为了验证车辆碰撞事故仿真模拟的准确性和可靠性，需要进行多样化的验证方法。
以下是一些常见的验证方法：1. 试验验证试验验证是一种直接验证仿真模拟结果的方法。
通过实验测量车辆在碰撞时的物理参数，如加速度、力、位移等，并与仿真结果进行对比。
若仿真结果与实际试验结果符合较好，则说明仿真模拟是准确可靠的。
汽车碰撞仿真中的模型建立与验证方法
汽车碰撞仿真中的模型建立与验证方法随着汽车工业的不断发展，汽车碰撞仿真成为了评估车辆安全性能的重要手段。
汽车碰撞仿真旨在通过计算机模拟车辆在碰撞中的动力学行为，预测车辆在不同碰撞情况下的受损程度和安全性能。
在进行汽车碰撞仿真之前，必须进行模型建立与验证，以确保仿真结果的准确性和可靠性。
本文将介绍汽车碰撞仿真中常用的模型建立与验证方法。
首先，模型建立是汽车碰撞仿真的关键步骤之一。
模型建立过程包括几何建模、材料属性定义以及边界条件设定。
几何建模要求将汽车结构几何形状转化为计算机可识别的三维模型。
常见的几何建模方法包括手工建模、CAD建模和激光扫描等。
材料属性定义是指对汽车各部件的材料特性进行建模，如弹性模量、屈服强度等。
边界条件的设定包括对仿真模型施加的力和约束条件的定义。
在模型建立完成后，需要对模型进行验证，以确保其与真实车辆的行为及受力情况相符。
模型验证可以通过实验测试和现有数据进行。
实验测试可以利用物理模型进行碰撞试验，根据试验结果来验证仿真模型的准确性。
现有数据可以通过对已有碰撞事故案例的分析，提取关键信息进行验证。
模型验证的目的是比较仿真结果与真实数据的一致性，以判断模型的可信度和准确性。
为了提高模型的准确性，还可以进行参数敏感性分析和模型修正。
参数敏感性分析是通过改变模型中的某些参数，观察对仿真结果的影响，从而确定哪些参数对结果具有重要影响。
模型修正是在模型建立和验证的基础上，根据敏感性分析的结果对模型进行修正和优化。
修正方法可以包括调整材料参数、改变几何形状等。
通过参数敏感性分析和模型修正，可以提高模型的准确性和可靠性。
除了模型的建立和验证，对于汽车碰撞仿真还需要进行仿真过程的有效性和实用性验证。
对于复杂的碰撞仿真模型，需要对计算机仿真程序进行验证，确保程序的运行正确和有效。
此外，还需要考虑仿真结果的可解释性和实用性，保证仿真结果对于评估车辆安全性能和设计改进具有指导意义。
总结而言，汽车碰撞仿真中的模型建立与验证是确保仿真结果准确可靠的关键步骤。
仿真模拟技术在汽车碰撞测试中的优势与局限性
仿真模拟技术在汽车碰撞测试中的优势与局限性近年来，随着汽车行业的迅猛发展和消费者对汽车安全性能的日益关注，汽车碰撞测试成为了评估和提升汽车安全性能的重要手段之一。
而在汽车碰撞测试中，仿真模拟技术的应用日渐广泛。
本文将探讨仿真模拟技术在汽车碰撞测试中的优势与局限性。
一、优势1.减少成本和时间相较于传统的实验性碰撞测试，仿真模拟技术能够大大减少测试所需的成本和时间。
传统的实验性碰撞测试需要制造和购买大量的试验样车，并进行一系列的试验，包括实际车辆碰撞实验、数据收集和分析等，耗时且代价高昂。
而仿真模拟技术通过利用计算机模型和虚拟仿真软件，能够在虚拟环境中进行碰撞试验，减少了实验所需的物质资源和时间成本。
2.精确复现真实情况仿真模拟技术可以精确复现真实碰撞情况，能够较为准确地模拟车辆碰撞过程中的各种物理现象和力学响应。
通过合理的材料属性、结构参数和边界条件设置，可以模拟不同类型和强度的碰撞，从而评估车辆的安全性能。
3.优化设计和改进仿真模拟技术可以帮助汽车制造商优化设计和改进车辆结构，提高车辆的安全性能。
通过对碰撞试验结果的模拟和分析，可以发现潜在的问题和风险，指导工程师进行结构优化和改进。
这种方法能够快速反馈结果，提高设计效率，降低试错成本，为汽车制造商提供技术支持和决策依据。
二、局限性1.精度受限尽管仿真模拟技术在汽车碰撞测试中有着广泛的应用，但其模拟精度仍然受到一定的限制。
模型的精确性受到多个因素的影响，如材料参数的准确性、边界条件的设置以及碰撞过程中非线性效应的考虑等。
因此，模型的精度与实际碰撞情况之间可能存在差距。
2.数据验证的挑战由于仿真模拟技术的先进性和复杂性，验证模型的准确性和可靠性是一项挑战。
仅仅依靠仿真模拟结果并不足以确保其与实际情况完全一致。
因此，需要进行大量的实验对比和数据验证，以确保模型的有效性和准确性。
3.忽视外界因素仿真模拟技术在汽车碰撞测试中通常只关注车辆内部的碰撞响应，而忽略了车辆与外界环境的交互作用。
碰撞模拟仿真对不同车型的汽车碰撞破坏分析
碰撞模拟仿真对不同车型的汽车碰撞破坏分析车辆安全是人们购买汽车时非常关注的一个重要因素。
为了提高汽车的安全性能，汽车制造商、研发机构和政府监管部门一直在进行一系列的研究和测试。
其中，碰撞模拟仿真是一种常用的手段，可以对不同车型的汽车碰撞破坏进行分析和评估。
本文将介绍碰撞模拟仿真的原理与方法，并以不同车型的碰撞破坏分析为例进行阐述。
一、碰撞模拟仿真的原理与方法1. 原理碰撞模拟仿真是通过计算机建立虚拟的车辆模型，应用数值分析方法模拟真实道路事故中的碰撞过程。
该过程主要基于物理和工程学的原理，通过计算和模拟来预测车辆在碰撞过程中的破坏程度、变形情况以及乘员的受伤程度等重要参数。
2. 方法（1）建立车辆模型：首先，需要通过测量、三维扫描等手段获得真实车辆的数据。
然后，利用专业的建模软件将这些数据导入计算机，建立起精确的车辆模型。
（2）定义碰撞场景：根据实际情况，定义碰撞的速度、角度、碰撞物等参数，从而模拟真实的碰撞场景。
（3）选择模拟软件：根据需求和预算，选择合适的碰撞模拟软件。
目前市场上常见的软件有ANSYS、LS-DYNA、PAM-CRASH等。
（4）计算与仿真：通过输入车辆模型和碰撞场景参数，进行计算与仿真。
模拟软件会根据车辆结构、材料特性、碰撞动能等参数，计算出碰撞过程中车辆各部件的变形情况、应力分布以及乘员的受伤情况。
（5）结果分析：根据模拟软件输出的数据，进行碰撞破坏分析和结果评估。
利用专业的工程分析软件和相关理论，对车辆破坏程度、安全性能进行定量评估。
最终，得出碰撞模拟仿真的结论和建议。
二、不同车型的碰撞破坏分析案例以小型轿车和SUV为例，对不同车型的碰撞破坏进行分析和比较。
1. 小型轿车碰撞破坏分析（具体内容请按照合适的格式进行撰写，以下仅为示例）根据碰撞模拟仿真的结果显示，小型轿车在正面碰撞时，前面的缓冲区能够有效地吸收碰撞能量，减少车辆变形程度。
然而，在侧面碰撞及车身结构较脆弱的情况下，小型轿车往往容易出现重大变形，乘员受伤风险较大。
汽车碰撞模拟仿真分析(二)2024
汽车碰撞模拟仿真分析（二）引言概述:汽车碰撞模拟仿真分析是一种以计算机模拟技术为基础的方法，用于评估汽车在碰撞情况下的性能和安全性。
通过模拟碰撞过程，可以分析汽车结构的强度、安全气囊的部署策略以及乘员的安全性能。
本文将从五个方面展开分析，包括设计目标、碰撞模型建立、模拟参数设定、结果分析以及模型优化。
正文:1. 设计目标1.1. 确定碰撞测试类型：前端碰撞、侧面碰撞、翻滚等。
1.2. 确定碰撞模拟的目的：评估车辆结构的强度、研究不同碰撞安全装置的影响等。
1.3. 设计碰撞模拟的评估指标：例如最大应力、变形量以及乘员安全性能指标等。
2. 碰撞模型建立2.1. 基于车辆CAD模型创建初始碰撞模型。
2.2. 给定初始材料属性和约束条件。
2.3. 分解模型为有限元网格。
2.4. 根据实际碰撞情况进行碰撞构件和碰撞障碍的模型建立。
3. 模拟参数设定3.1. 确定碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置等。
3.2. 设置模拟的时间步长和总仿真时间。
3.3. 针对不同部位和组件设置不同的材料参数。
3.4. 设定边界条件和限制条件，如刚性约束和接触模型等。
3.5. 进行预处理，包括网格优化和权重设定等。
4. 结果分析4.1. 对模拟结果进行后处理，包括应力分析、变形分析等。
4.2. 分析模型在不同碰撞条件下的强度和刚度性能。
4.3. 评估车辆碰撞安全装置的效果，如安全气囊等。
4.4. 比较不同模型和参数设置下的结果差异。
5. 模型优化5.1. 根据结果分析的反馈信息，对碰撞模型进行优化设计。
5.2. 调整材料属性、组件结构等以提升碰撞性能。
5.3. 重新进行碰撞仿真，评估优化效果。
5.4. 根据评估结果再次进行优化，循环迭代，直至达到设计目标。
总结:汽车碰撞模拟仿真分析是一种重要的方法，用于评估车辆的碰撞性能和安全性。
本文从设计目标、碰撞模型建立、模拟参数设定、结果分析以及模型优化等五个大点展开了详细的阐述。
通过模拟碰撞过程并对模拟结果进行分析，可以提供汽车设计和安全装置研发的参考依据，以确保汽车在碰撞情况下具备较高的安全性能和乘员保护能力。
汽车碰撞仿真中的数据模型选择与验证方法研究
汽车碰撞仿真中的数据模型选择与验证方法研究近年来，汽车碰撞仿真技术在汽车工程领域得到广泛应用，它通过模拟车辆碰撞过程，可以预测车辆在碰撞中的动态响应和各部件受力情况，为汽车设计、排除安全隐患及提高车辆碰撞安全性提供了强有力的手段。
在汽车碰撞仿真中，数据模型的选择与验证是确保仿真结果准确性和可信度的关键因素，本文将对这一问题进行研究。
首先，汽车碰撞仿真中的数据模型选择是建立准确仿真模型的基础。
在选择数据模型时，应考虑以下几个方面。
首先，保证数据模型能够准确地表征汽车结构和材料特性。
不同材料在碰撞过程中的行为存在差异，如金属、塑料等材料在受力状态下的变形特性不同，需要选取合适的本构模型。
此外，汽车结构也具有复杂性，应选择可以精确刻画各部件几何形状和连接方式的模型。
其次，数据模型应具备良好的可调参数性，以满足不同碰撞场景和测试需求。
通过合理调整模型参数，可以模拟不同碰撞速度、角度和碰撞物的影响。
最后，数据模型的选择应考虑仿真的计算效率和可扩展性。
高效的数据模型可以减少计算时间，提高仿真的效率。
同时，模型应能够适应不同尺度和复杂度的碰撞仿真需求。
其次，验证方法对于汽车碰撞仿真也具有重要意义。
验证是为了确保仿真结果与实际车辆碰撞情况的吻合度，以验证所选数据模型的准确性和可信度。
首先，应对仿真模型进行准确性验证，即与实际车辆碰撞测试结果进行对比。
通过测量车辆在碰撞过程中的变形、应变、应力等数据，可以与仿真结果进行比对，评估模型的准确性。
此外，还可以通过利用 brake slam、cone drop 等实验测试数据进行验证，以进一步评估数据模型的真实性。
其次，应使用不同的验证方法进行多方位的验证。
例如，可以通过横向对比不同碰撞情况下汽车的实际碰撞测试数据与仿真结果，以及竖向对比同一碰撞场景下的不同仿真软件的结果来验证所选数据模型的准确性。
此外，还可以利用文献数据和理论计算结果进行验证。
通过综合考虑多个验证结果，可以评估数据模型的可信度和适用范围。
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碰撞仿真建模影响因素及模型验证刘淑丹浙江吉利汽车研究院有限公司碰撞仿真建模影响因素及模型验证The Influencing Factors in Modeling of Impact Simulation and the Model Validation刘淑丹（浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江临海 317000）摘要：本文利用HyperWorks软件建立了轿车的整车碰撞模型，并用LS-DYNA分析计算，研究了网格质量，材料与焊点的模拟方式、时间步长、沙漏控制、接触的定义对模拟结果的影响，同时将模拟计算结果与实际碰撞结果进行了分析对比，验证模型的可靠度。
关键词：汽车; 正面碰撞; 被动安全，HypermeshABSTRACT IN this paper, the front impact model is built by the software of HyperWorks and VPG, solve by LS-DYNA. Study the important factor related to simulation result, such as the element quality, simulation mode of material and spotweld，timestep, hourglass control, definition of contact interface, meanwhile, compare the analysis result with the experiment, proving the reliability of the finite element model. Keyword:motor vehicle, front crash, Passive safety, Hypermesh1引言随着汽车被动安全性的研究的不断深入，各种碰撞仿真前处理软件及求解器被广泛地用于汽车被动安全性的数值模拟和计算，本文利用HyperWorks软件建立了轿车的整车碰撞模型，并运用LS-DYNA软件进行数值计算，研究了各种碰撞仿真建模影响因素，并对模型进行了验证。
2 整车模型建立碰撞有限元模型建立的准确程度直接影响到计算结果的精度，影响模型的因素有网格质量、材料与焊点的模拟方式、接触的定义、模型细节的控制等等。
2.1.1 模型建立整车有限元模型主要包括白车身、悬架、轮胎、左椅、发动机、部分内饰以及附件。
本次采用HyperMesh进行建模，该模型需满足正碰、侧碰、后碰、顶部压溃、保险杆碰撞、行人保护等各种碰撞模拟需要，进行建模。
整车建模要求最小网格尺寸为5mm。
图1 白车身模型悬架根据实际CAD数模进行网格划分。
轮胎与悬架之间的转动副用*CONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICAL_REVOLUTE模拟，球副用*CONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICAL_SPHERICAL模拟，减振器活塞杆与缸体之间的运动关系用*CONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICAL来模拟如图2所示。
图2 轮胎与悬架模型车身的连接没有相应的焊点失效参数，整车用*CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY连接，共7997个单元。
刚体与非刚体间用*CONSTRAINED_EXTRA_NODES连接，刚体与刚体间用*CONSTRAINED_RIGID_BODIES连接。
材料模型选择采用线性弹塑材料（*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY）模拟板金件、塑料件材料；超弹性材料（*MAT_MOONEY-RIVLIN_RUBBER）模拟不可压缩橡胶材料；线弹性材料（*MAT_ELASTIC）模拟玻璃材料等。
图3 整车有限元模型后坐椅、备胎、油箱中储存的水用质量块代替，调整整车质量到整备质量。
整车模型总单元数目约为101万，如图3所示。
建模完成后进行白车身模态分析、静态弯曲刚度和扭转刚度的校核，整车重心调整。
2.1.2 模型控制2.1.1.1 网格单元网格单元控制主要包括网格类型的选择、网格质量指标的确定。
网格质量关系到仿真计算的精度和计算效率。
网格质量指标包括翘曲度（WARPAGE）、雅可比（JACOBIAN）、长宽比（ASPECT）、偏斜度（SKEW）等也影响计算精度。
理想单元的偏斜度为零，理想单元的长宽比（ASPECT）为1，理想单元的翘曲度（WARPAGE）为零，各项指标越接近理想值，网格质量越好。
网格尺寸大小根据计算机硬件条件限制及分析需要确定。
网格尺寸小，刚度小，变形充分，计算时间长；网格尺寸大，刚度大，局部细节变形不能表现，计算时间短。
图4中曲线1表示某模型计算精度随网格数量的变化曲线，曲线2表示某模型计算时间随网格数量的变化曲线。
网格数量越多计算结果越精确。
网格较少时增加网格数量明显提高计算精度，而计算时间不会有大的增加；当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，计算时间却大幅度增加。
图4 计算精度及计算时间与网格数量关系2.1.1.2 焊点失效汽车在碰撞过程中常会产生焊点失效。
焊点的断开或焊点处材料的撕裂能够有效地吸收碰撞动能，但焊点强度过低则会严重影响碰撞能量的吸收。
焊点失效模拟的准确与否直接影响碰撞精度。
因此，在对整车碰撞进行模拟之前，应获取白车身所有焊点的位置和必要的失效参数，以保证碰撞变形的正确性。
在建立焊点单元时，尽可能使建立焊点单元的两个节点位置比较接近，必要时调整单元节点的位置.在两个焊点之间至少应留有一个自由节点。
不使用边缘的节点作为焊点，比如在联接飞边为单排单元的零件时，焊点选择飞边内侧的节点。
2.1.1.3 材料及厚度参数材料参数对于碰撞模拟精度的高低非常重要。
在低速碰撞时，可以不考虑应变率的影响。
在高速碰撞中，材料的特性不同于静态加载试验，必须考虑应变率的影响。
根据材料的拉伸试验曲线来定义各部件材料的弹性模量、泊松比、切向模量、破坏极限以及应变率参数等。
厚度根据实际测量的零部件厚度添加。
沿厚度方向的积分点数越多，计算精度越高，沙漏能减少，但计算时间也越长。
一般，关键部分取5个积分点数，其他2或3个。
2.1.1.4 时间步长采用 LSDYNA用来进行碰撞仿真模拟，采用其显示算法，解的稳定有一定的条件。
显式积分的最小时间步长是由最小单元尺寸及声速决定的，随着计算过程中单元变形的增大，时间步长不断减小，当结构变形很大时，临界时间步长将变的非常小，而无法完成计算或是计算时间非常长。
因此需要采用时间步长来控制，可根据建模时的最小单元尺寸来确定时间步长参数。
采用时间步长控制会轻微增加模型质量和改变模型质心位置，但节省了大量的时间。
2.1.1.5 模型细节在建模时，根据求解规模和求解精度对模型细节进行有选择的取舍。
模型的细节主要包括孔、导角、筋、表面的凸起和凹槽等。
这些细节可以加强或减弱结构的局部刚度，从而影响整体结构的变形。
2.1.1.6 部件选取与简化根据碰撞仿真的需要对部件进行一定的选取与简化，对于重要部件进行细致的网格划分及高的网格质量要求，非重要部件可以增加网格尺寸，以减少计算时间。
对于正面碰撞来说汽车前部保险杆、发动机舱、副车架、前横梁、前纵梁等是重要的吸能部件，需要保证一定的网格质量，而整车后部对分析结果的影响并不大，采用较大的网格尺寸。
2.1.1.7 沙漏控制采用减缩积分法将造成四边形壳单元产生一种没有能量消耗的变形模态称为零能模态或者是沙漏模态。
在碰撞分析中，如果沙漏模态在单元的变形中不受任何约束将使得单元的变形呈现无序的振荡，使结构的整体刚度变小，严重破坏模拟计算结果。
沙漏控制算法大致分成两类:一种是基于向单元增加一种刚度形式(弹性或者塑性)，另一种是增加沙漏变形方向上的阻尼力(粘性沙漏控制)。
由于引入了沙漏力，将会产生沙漏能量损失，对系统中的能量平衡产生影响。
沙漏变形过大，仿真精度降低。
因此，必须采用适当的沙漏控制系数。
参考相关资料，整体采用沙漏算法2，控制参数取0.1。
2.1.1.8 接触定义碰撞接触问题属于最困难的非线性问题之一。
接触方法和算法的选择对仿真分析的成功与否有着重要的影响。
根据不同的接触问题的特点，选择不同接触类型和参数，对于仿真精度的提高相当的重要。
在处理正面碰撞仿真中所遇到的接触问题的时候，该模型采用了两种比较常用的接触方式:自动单面接触和自动面对面接触。
对于汽车自身、移动变形壁障自身的接触问题，采用自动单面接触，这种接触算法会对设定的模型范围内所有外表面进行搜索，来检查其间是否发生穿透，由于所有的外表面都在搜索范围内，不需要定义主/从接触对，但单面接触需要的计算时间会比其他接触方式要长，因为它需要对所有的表面进行穿透检查。
在定义单面接触的时候，应尽可能减小单面接触模型定义的范围，从而尽可能缩短计算时间。
对于移动变形壁障与汽车之间的接触问题，采用自动面—面接触，这种接触通常可以用来模拟刚体—柔体和柔体—柔体的面面接触问题。
2.2 有限元模型静态校核与验证为保证模型的准确性，在模型用于碰撞仿真前需要对有限元模型进行校核和验证。
模型的校核和验证主要包括车身模型的静态弯曲刚度和扭转刚度的校核；整车质心的调整。
模型的准确度最终取决于仿真分析和碰撞实验的接近程度。
2.2.1 车身模型的静态弯曲刚度和扭转刚度的校核整车建模完成后，要进行车身模型的静态弯曲刚度和扭转刚度的校核。
通过校核，检验有限元模型扭转刚度、弯曲刚度跟实际车身刚度是否一致，检验建模的准确度。
2.2.2 整车重心调整整车中心调整，是模型校核的一个重要方面。
HyperWorks软件，可以自动计算模型的重心。
将计算重心与实际重心进行比较，一般偏差在半径为25mm的球内认为是可以接受的。
由于采用质量缩放，软件计算重心与分析重心有微小的差别。
3 整车正面碰撞模拟与实验验证3.1 设定边界条件及求解分析利用整车模型进行ECE94 40%正面偏置碰撞仿真，按照ECE94规定设定初始条件，速度为56km/h，采用VPG自带碰撞固定壁障，假人用质量块表示，质量为80KG。
定义整车自接触及车与假人，车与偏置壁障之间接触，运用LS-DYNA 970进行求解运算。
总计算时间为150ms。
图5 40%正面偏置碰撞3.2 实验验证及模型评价除了在建模阶段进行模型的校核之外，确认模型精度的有效手段是与实验对比。
对正面碰撞仿真结果的真实性和准确性评价，通常采用定性和定量的评价方法。
定性评价的方法主要是检查、比较试验与仿真中，撞击区域的变形形状和各主要部件的撞击特征接近程度，定量评价则集中在汽车的车身加速度、能量、质量增加变化。
只有经过与实验对比后确认为可靠的模型，才能够满足实际分析的需要。