汽车正面碰撞有限元仿真模拟
汽车碰撞模拟仿真分析2024
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。
p001_轿车正面碰撞模拟
轿车正面碰撞模拟朱大勇候飞泛亚汽车技术中心有限公司轿车正面碰撞模拟朱大勇候飞泛亚汽车技术中心有限公司摘要：本文通过有限元分析的方法模拟轿车正面碰撞过程，通过试验曲线验证计算机模型。
主题词：碰撞模拟有限元1 前言目前汽车被动安全性技术仍是汽车安全性研究的重要内容，国内外各大汽车公司都有专门的技术人员和最先进的计算机设备从事汽车被动安全性的试验和分析工作。
毫无疑问，实车试验是汽车安全性研究最准确、最可靠的手段，但费用高、周期长，而计算机模拟恰好能弥补这些缺点，因此为减少新产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，各汽车厂商都采取了实车试验与计算机模拟相结合的方法。
对于结构改进，计算机模拟可以在短时间内对多种方案做出比较，从而得到满意的改进方案。
可以说计算机模拟是近年来汽车安全性能得以提高的重要手段。
然而，整车碰撞有限元建模复杂，模拟计算过程乘中影响结果的因素也很多，因而，取得模拟分析与试验结果的一致性，是模拟分析中极为重要的内容，也是模拟分析的难点。
实车开发过程中，可利用初级物理样车的碰撞试验结果来调整并验证所建立的整车碰撞有限元建模，再利用已验证的整车碰撞有限元模型来指导车型设计，提高车型碰撞性能，减少实车碰撞次数。
本文根据某车型的实车（以下称“A车”）碰撞结果，以LS-DYNA为模拟分析软件，研究调整并验证整车碰撞有限元模型的方法。
模型调整过程中，以实车试验B柱速度曲线为目标，通过对比分析计算曲线与实车试验曲线来调整有限元模型，最终达到计算与试验曲线之间的误差不超过10%。
2 试验结果简介A车初级样车的整车碰撞试验是在国家轿车质量监督检验中心进行的，试验按照CMVDR294《正面碰撞乘员保护》的要求进行。
试验中，B柱下部安装了加速度传感器用于测量在碰撞过程中B柱的减速度。
通过对B柱减速度曲线积分获得的速度曲线用于验证计算模型。
3 计算机模拟3.1 建立计算模型在确定单元尺寸和质量检查标准后，根据A 车设计数模建立整车有限元模型，其中包括白车身结构，前悬挂系统，发动机及驱动系统，转向系统等。
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。
汽车碰撞试验有限元仿真分析
汽车碰撞试验有限元仿真分析汽车安全一直是备受关注的话题，因为每年都有大量的交通事故发生，给人们的生命财产造成了巨大的损失。
因此，在汽车设计和制造的过程中，安全性是最重要的一项指标。
在产品研发和制造中，汽车碰撞试验是必不可少的环节。
这一试验的目的就是测试汽车在发生碰撞时的承载能力以及对乘客的保护程度。
最近，有限元仿真技术在汽车碰撞试验中的应用逐渐受到重视。
本文将介绍有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用及其相关的技术和方法。
一、有限元仿真技术的介绍有限元仿真技术是一种通过计算机模拟材料或结构在外力作用下所产生的形变、应力和力学响应的虚拟分析方法。
它通过将材料或结构分割成许多小的部分，并在每个部分上建立数学模型，最终得到整个材料或结构的形变、应力和响应等各项参数。
因为有限元分析模型的建立和计算流程完全由计算机自动完成，因此大大提高了计算速度和计算精度，可以极大地减小试验成本和试验周期。
二、有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用汽车碰撞试验可以在实验室内模拟汽车在交通事故中所受到的外力，并进一步测试汽车所能承受的最大外力，以及车内乘客的安全性。
在过去的几十年中，汽车制造商通过不断的试验、验证和改进，已经使得汽车的安全性能得到了极大的提升。
但是，汽车碰撞试验仍然是一项非常复杂和昂贵的任务。
因此，在汽车设计和制造的过程中，有限元仿真技术已经成为了一种非常重要的辅助手段。
在汽车制造中存在许多的零部件和车身结构，它们的材料和结构必须得到验证。
通过有限元仿真技术，可以在计算机上建立这些零部件和车身结构的三维模型，并对其进行分析。
在仿真分析中，需要考虑的因素包括外力、材料特性、零部件和车身结构的形状和大小、以及不同零部件之间的接触情况等。
这些因素会影响汽车在发生碰撞时的变形、应力和响应能力，因此，在有限元仿真中，需要尽可能准确地考虑所有的因素。
三、有限元仿真在汽车碰撞试验中的技术和方法1.材料模型的建立有限元仿真中材料模型是一个非常关键的因素，因为材料的特性会直接影响汽车在发生碰撞时的响应能力。
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。
汽车碰撞过程的有限元数值模拟
哈尔滨工程大学硕士学位论文汽车碰撞过程的有限元数值模拟姓名：徐文岷申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：张旭20070301等软件，这样在利用ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ划分好模型的有限元网格后，可以直接把计算模型转化成不同的求解器文件格式，从而利用相应得求解器进行计算。
ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ也可以直接输入ＣＡＤ几何模型及有限元模型，减少用于建模的重复工作和费用。
ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ最著名的特点是它具有强大的有限元网格前处理功能和后处理功能。
在处理几何模型和有限元网格的效率和质量方面，具有很好的速度，适应性和可定制性，并且模型规模没有软件限制。
ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ具有强大的智能网格生成工具，可以交互调整每一个曲面或边界的网格参数，包括单元密度，单元长度变化趋势，网格划分算法等，因此ＨＹＰＥ鼢艇ＳＨ在汽车和航空航天等领域有着广泛的应用。
图３．３汽车整车有限元模型３．４汽车有限元模型的建立整车模型的建立参考了文献【３８】，通过实际测量和相关手册得到汽车的关键点的数据，在前处理软件中建立汽车的外部模型。
对某些部件进行简化，如乘客、发动机、散热器等部件简化成固体单元，整车模型中的部件材料特性参数参照文献【３８】规定的。
整车模型共有２５个部件，各部件的编号及材料（ａ）内部件名称（ｂ）外部件名称图３．４汽车部件名称在整车模型中，部分部件的连接采用点焊单元，但大部分部件之『日Ｊ的连接采用共同节点的方式连接，图３．５和表３．２给出了一个共同节点连接方式的示例。
表３．２中的每个单元的四个节点编号，是从如图所示单元左下角的节点依次选取的。
图３．５部件连接方式（１）边界约束条件：剐性墙的所有自由度均被约束。
（２）碰撞速度：按照ＣＭＶＤＲ２９４的标准，对汽车施加一ｘ轴负向的碰撞速度，大小为５０ｋｍ／ｈ（１３．８９ｍ／ｓ）。
（３）接触算法：在碰撞过程中，有些部件变形后会碰到其它部件，有些部件变形后自身各部分相互挤压在一块，发生相互作用。
汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证
汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证汽车事故往往是不可预测的，特别是在道路上的高速行驶中。
为了保障驾驶员和乘客的安全，现代汽车技术已经发展到了一个非常高的水平，其中之一就是采用有限元分析技术来对车辆碰撞造成的损伤进行评估和预测。
本文将介绍一种针对汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证方法。
首先，我们需要建立一个具有物理实际性的汽车模型。
这个模型应该包括车身、车门、座椅以及安全气囊等部件，同时包括汽车撞击时可能受到的不同类型的冲击。
模型的准确性非常关键，因为它将直接影响我们后续分析的结果。
其次，我们需要进行有限元分析，这可以帮助我们预测车辆在不同条件下受到撞击时可能遭受的损伤。
首先我们使用有限元法对汽车的结构进行网格划分，然后在每个单元上应用所需的物理方程。
这可以非常有效地模拟汽车在撞击时可能发生的变形，分析应力分布和它对汽车各个部分的影响。
在对汽车模型进行有限元分析时，我们使用了一个名为ANSYS的软件。
这种软件可以使用有限元法进行模拟，并检查模型中存在的任何问题。
在模拟过程中，我们考虑了不同的材料特性以及撞击时的力。
通过此模型的仿真分析，我们能够预测汽车在不同速度、不同冲击角度和不同冲击方向时可能遭受的损失。
最后，我们通过实验验证了该有限元模型。
我们通过在真实撞击实验中测量汽车变形程度、应力分布等来验证模型。
我们将实验结果与有限元模拟结果进行比较，结果表明模拟结果与实验结果非常接近。
这证明了该模型在汽车撞击安全评估中的有效性。
总之，建立汽车模型并进行有限元分析对于汽车安全评估非常关键。
在本文中，我们介绍了一种针对汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元的方法进行有限元分析的方法。
该方法使用ANSYS软件进行模拟，并通过实验验证了该模型的准确性。
随着汽车技术的发展，有限元分析将在汽车碰撞评估中扮演越来越重要的角色。
有限元分析在汽车碰撞评估中的应用越来越广泛，已经成为汽车设计与制造的重要工具。
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正面碰撞车身结构抗撞性研究 汽车的被动安全性能研究主要包括 ! 大部分 "
第一是车身结构变形吸能的研究 " 因为安全车身的 作用而 使 得 在 碰 撞 过 程 中 冲 击 的 能 量 得 到 最 佳 的 分布和吸收 $ 第二 是 乘 员 约 束 系 统 的 研 究 " 通 过 乘 员约束 系 统 的 作 用 使 得 一 次 碰 撞 过 程 中 乘 员 分 得 的能量能够在二次碰撞中 % 乘员与驾驶室内物体的 碰撞 & 得到有效的 释 放 " 从 而 达 到 保 护 乘 员 生 命 安
!""# 年第 $ 期
汽车技术
!"#$%& ’()*+,王磊
(天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心 )
摘要 介绍了汽车车身开发中应用高度非线性有限元
方法对车身结构碰撞历程进行数值仿真研究工作的概 况 $ 对碰撞仿真的技术细节进行了深入的研究 % 碰撞仿 真分析是确保车辆拥有良好碰撞性能的一种重要方 法 $ 与实车碰撞试验结果相比 $ 吻合较好 % 关键词 汽车碰撞仿真 碰撞性能 被动安全
万方数据
!"
汽车技术
天津汽车
大 约 是 -, 7! 一 般 的 共 识 是 ! 车 身 加 速 度 的 峰 值 在
-’ 7853 7 时 ! 被认为在结构变形方面是没有问题
的 $ 在此基础上 ! 安全带和气囊等约束系统也比较 好匹配! 也比较容易达到法规对人体损伤值的要 求 ! 这次整车的整备质量设定略高于实车 ! 因此 ! 实 车的正碰结构变形也应该没有问题 $ 从碰撞结果来看 ! 发动机盖的铰链还存在一点 问题 !在碰撞中变形太大且失稳 !可能存在一定的安 全隐患$ 通过分析!改变铰链形状"见图 +%!从图 + 中 可以看出 ! 铰 链 设 计 更 改 后 ! 碰 撞 的 结 果 有 了 很 大 改善 $
部件在碰撞吸能过程中作用不同 ! 单元划分的 尺寸也不同 " 正碰时整个车前端是主要变形区 ! 因 此 ! 网格划分的尺寸比较小 ! 以提高模拟精确度 ! 也 减少了沙漏能量的损失 "
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材料模型 在对整车进行前碰撞仿真时 ! 关键问题是材料
模型的正确选用 " 同一个零件在进行不同条件 & 撞 击速度和承受载荷 不 同 $ 下 的 计 算 分 析 时 ! 都 可 能 需要选用不同的材料模型 ’ 对于主梁的碰撞计算 ! 由于梁本身所采用的是低碳钢 ! 在以 ,* .& / ( 的速 度撞击时 ! 主梁发 生 较 大 变 形 ! 材 料 会 发 生 应 变 率
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用度等问题 ! 为此 " 本文根据汽车制造企业的特点 " 提出了对零部件进行分类管理的思想 " 并给出了分 类指标 " 将 零 部 件 按 重 要 程 度 分 为 % 个 不 同 的 级 别 ! 对不同级别零部件 "讨论了不同的评选策略 ! 对 汽车制 造 企 业 采 购 工 作 的 管 理 " 有 一 定 的 借 鉴 意 义 " 为供应商的评价与选择提供了依据 !
! 收稿日期 "!..,1*!1!*#
万方数据
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汽车技术
天津汽车
硬化的问题 " 计算时采用动态弹塑性材料模型 ! 动 态屈服应力 % 静态屈服应力与应变率之间满足下列 经验公式 (
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** 应变率 + !* ** 应变率参数 ’ "!#*
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式中 (!4’!!’* )*材料的动态屈服应力和静态屈服应力+
图"
汽车正碰梁系结构的力和能量传递路径
# 原结构
% 更改后结构
图$
铰链原结构和更改结构对比 参考文献
主要有 & 个部分 & 第 , 部分从保险杠加强板一直到 发动机悬置之前 ! 主 要 通 过 压 溃 吸 能 ) 第 & 部 分 叫 第二硬化 区 ! 从 发 动 机 悬 置 以 后 一 直 到 前 围 板 之 前 ! 主要通过弯曲变形吸能 $ 主梁尽量用一些盒状 且封闭的结构 $ 在主梁的前部 ! 还有一些诱导槽 ! 来 诱导压溃 ! 以保证车身在有足够安全空间的情况下 能吸收更多能量 ! 以此达到使传递到乘员的碰撞能 量最小的目的 $
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朱西产 ! 钟荣华 C 薄壁直梁件碰撞性能计算机仿真方法的研究 C 汽车工程 = &’’’= && "& % 贾宏波 ! 黄金陵 ! 谷安涛 ! 等 C 数值模拟技术在汽车碰撞 分 析 中 的 应用 C 中国公路学报 !,+++ "- % 雷 正 保C 汽 车 碰 撞 仿 真 研 究 的 发 展 趋 势C 长 沙 交 通 学 院 学 报 !
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万方数据
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汽车技术
图!
中间几个时刻主梁的仿真计算变形结果
图#
主梁的变形内能和整车变形内能的曲线对比
图"
整车的内能 ! 动能和总能量随时间历程的变化情况
图$
! 柱加速度曲线仿真和试验结果对比
势 ! 波峰波谷的变 化 及 峰 值 点 都 比 较 接 近 " 基 本 可 以认为仿真模型是正确的 #
应 变 率 不 同 ! 材 料 的 应 力 曲 线 也 不 同 ’ 对钢
图#
#%%% 年美国轿车碰撞事故分析
材可取 "1)*!#1, ’
!"$ ! 计算模型的建立 !"# 网格划分
应 用 有 限 元 前 处 理 软 件 !"#$%&$’( 对 整 车 进 行网格划分 ! 整车模型共有 )*+ *,- 个单元 ! 以矩形 单元为主 ! 在绘制完白车身网格以后 !进行白车身的 模态分析 !顺便检验一下是否有忘记连接的焊点 " 另外 ! 在建模时省去了一些对整车结构碰撞性 能 #即整车结构撞击变形 $ 影响不大的部件 ! 如车门 % 座椅及内饰件等 ! 这些部件的质量通过集中质量单 元加到了车身上 " 整车碰撞有限元模型如图 + 所示"
因为车祸有 #" 多万人死亡 "* """ 多万人受伤 & 汽 车安全性分为主动安全性和被动安全性 " 前者是指 汽车防止发生事故的能力’后者是指当事故发生时汽 车本身对乘员及行人提供保护的能力 &调查的结果表 明 "汽车的主动性能再好 "也只能避免很少量的事故 " 汽车的被动安全性实际上主宰着汽车的安全性能 & 随着我国汽车保有量的不断增加 " 交通事故呈 上升趋势 " 如图 * 所 示 " 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施 " 汽车
图$
汽车正碰仿真和试验结果对比
由于整车的碰撞性能取决于零部件的吸能性 能 ! 要改善整车 的 碰 撞 性 能 ! 必 须 改 善 零 部 件 的 吸
图! 整车碰撞有限元模型
能特性 ! 车辆的 前 部 吸 能 部 件 中 ! 主 梁 起 着 至 关 重 要的作用 !图 ) 是随着时间历程 ! 主梁的变形特性 ’ 变形结果可以从表面上来判断部件吸能性能 的好坏 ! 比如同一个部件发生轴向压缩变形比发生 弯曲变形时吸收的能量多 ’ 但许多情况下 ! 变形的 差别不是非常明显 ! 这个时候需要根据变形的内能 来判断部件吸能多少 ’ 图 , 是主梁的变形内能和整 车变形内能的曲 线 对 比 + 图 8 是 整 车 的 内 能 , 动 能 和总能量随时间历程的变化情况 实车试验是模型检验的基础 ! 采用的指标是 $ 柱加速度曲线 " 计算曲线和试验曲线的对比见图 9" 从图 9 中 可 以 看 到 + 条 曲 线 比 较 相 似 ! 曲 线 的 走
全的目的 ’ 在整车的正面碰撞过程中 " 乘员所处的 驾驶室内叫做生 存 区 " 要 求 变 形 非 常 小 " 以 保 证 乘 员的生存空间 ’ 车身主要的变形吸能部分是汽车前 围板之前的部分 " 因 此 " 合 理 的 布 置 汽 车 正 碰 变 形 吸能区的梁系结构十分重要 " 图 % 即为汽车正碰梁 系结构的力和能量传递路径分析 ’ 汽车的前部变形区主要有 ! 个区域 ( 第 $ 个区 域较软 " 是汽车 的 保 险 杠 " 也 就 是 防 撞 梁 外 面 的 塑 料壳子 " 主要是保护行人 $ 第 ! 个区域是吸能区 " 其 中吸能区主要吸能的是汽车主梁 ’ 主梁的变形吸能