PAMCRASH与常用汽车碰撞仿真软件接口的应用教程
PAM CRASH碰撞模拟中主要控制参数影响的分析
PAMCRASH碰撞模拟中主要控制参数影响的分析
作者：清华大学龚剑张金换
摘要在汽车耐撞性研究中有限元模拟汁算已成为主要的研究手段本文基于非线性显式有限元软件PAM-CRASH对某车车架前部碰撞过程的模拟计算，分析了有限元模型的主要控制参数对计算结果和效率的影响，其中包括网格尺寸、沿单元厚度的积分点个数、单元类型和沙漏(Hourglass)控制：比较了采用不同控制参数对计‘算结果的载荷一时间曲线、时间和沙漏能量等的影响。
确定该车架的模拟计算控制参数选择范围：
关键词：汽车碰撞，有限元，模拟计算
汽车碰撞是个瞬态的大位移和大变形的过程，系统具有几何和材料等多重非线性。
它涉及材料在动载下的本构关系、接触算法等问题，由于问题的复杂性，动态非线性有限元方法已成为主要的研究手段。
目前汽车碰撞的模拟计算主要使用显式有限元软件有LS—DYNA，PAM—CRASH，RADIOSS等。
随着它们广泛地应用于耐撞性的分析和评价，这些软件也越来越复杂。
这主要是由于不断加入和改进更先进的壳单元，沙漏(Hourglass)控制技术，材料模型和接触算法等。
合理地选择和使用这些主要控制参数极大地影响着计算结果的精度和效率。
本文的主要目的是研究碰撞模拟软件中主要控制选项和参数对有限元模拟结果和计算时间的影响。
采用非线性显式有限元软件PAM—CRAsH对某车车架前端的动态碰撞过程进行了模拟计算。
详细研究了网格尺寸、积分点、不同的壳单元类型和沙漏(Hour—glass)控制对模拟的影响。
对于每种影响因素进行了一系列模拟计算，通过比较计算结果的载荷一时间曲线、计算时间和沙漏能量来评价各种因素对模拟的影响。
从LS-DYNA到PAM—CRASH的模型转换及侧面碰撞仿真
用试 验测 试数 据对 建立 的有 限元模 型进 行 了验 证 。
１ 有 限元 模 型从 Ｌ — Ｙ Ａ 向 Ｐ Ｍ— ＳＤ Ｎ Ａ
仿真分析是汽车碰撞安全性研究的重要手段 。 在汽车碰撞仿真中， 常用 的有限元软件包括 Ｌ —Ｙ ＳＤ —
Ｎ Ｐ Ｍ—Ｒ Ｓ Ｒ ＤＯ Ｓ Ａ Ａ Ｕ Ａ、Ａ Ｃ Ａ Ｈ、Ａ ＩＳ 、 Ｂ Ｑ Ｓ等 。由于多 方 面 的原 因 ， 研究 机构使 用 的仿 真软 件不 尽 相 同 ， 各 实 际 中不 同软 件模 型之 间的转 换 问题不 可 避免 。文献 ［］ ８ 对有 限元 模型从 Ｐ Ｍ—Ｒ Ｓ Ａ Ｃ Ａ Ｈ到 Ｌ ．Ｙ Ａ的转 ＳＤ Ｎ
Ｍ ａ Ｃｈ ｎ ｈ ｎ ｕ ｓ ｅ ｇ，Ｌｉ ｒ ｉ ｈ ｎ ａ ｕ Ｋｅ ｕ ，Ｚ ａ ｇ Ｈｕ ｋ ｎ，Ｚｈ ｎ ｉ ｈ ａ ＆ Ｈｕ ｎ ｈｌ ａ ｇ Ｊｎ ｕ ｎ ａ ｇＳ ｉｎ ｉ
Ｔｉ ｈ ａＵ ｉ ｒｔ， ｔｔ ｅ ａ ｏａｏ ｕ ｍ ｔｅＳｆｔ ｎ ｎｒｙ Ｂ ｉｎ １０ ８ ｓ ｇ ｕ ｎｖ ｓｙ ＳａｅＫｙＬ ｂｒｔｙｏ ｔ ｏｉ ａｅ ａｄＥ ｅ ， ｅｉ ｎ ｅｉ ｒ ｆＡ ｏ ｖ ｙ ｇ ｊ ｇ ０ ０４
ｍｏ ｅ ｓ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｂｙ ａ ｉｇ ｆ ｔ ｌ ｍｅ ｔｍｏ ｌ ｒ ｄ ｏ ｒｍ ，ＥＳ－ ｕｍｍｙ ａ ｄ ｍｏ ｉｇ ｄ ｆ ｒ ｂ ｅ ｂ ｒｉｒ ｏ ｄ ｌｉ ｅ ｅｏ ｅ ｄｄｎ ｎｉ ｅｅ ｎ ｄｅｓ ｆ ｏ ｒｔｉ ｉ ｅ ｏ ２ｄ ｎ ｖｎ ｅｏ ｍａ ｌ ａ ｒｅ ｎ
２０ ０６年 ７月 １日 ， 国颁 布 了《 车 侧 面 碰 撞 的乘 我 汽 员 保护 法规 》 Ｇ ２０ １ ２０ ） ， 面碰 撞 安全 性 （ Ｂ ０７－ ０６ Ｊ侧 研 究成 为 国内的研究 热点 ， 相关 高 校 、 研 院所 和 汽 科 车 企业纷 纷开 展这 方面研 究工 作 Ｊ 。
优化软件OPTIMUS案例—车辆前部结构优化设计(PAMCRASH、MADYMO)
OPTIMUS 应用案例车辆前部结构优化设计1. 问题阐述应用概述 在汽车碰撞性能设计中，碰撞导致假 人身上产生的载荷必须要尽可能小使 得结构能符合政府规定的安全标准。
在本案例演示了如何使用 OPTIMUS 通过改变车辆前部结构（图 1）的刚 度特性使得在 90 度侧碰过程中假人身 上产生的总载荷最小。
OPTIMUS 集 成了碰撞分析的仿真工作流、驱动碰 撞分析软件、探索设计空间并优化刚 度特性。
设计问题 传统上，碰撞分析一般采用开环的方 式。
对于给定的设计，使用碰撞分析 软件计算产生的应力、安全域以及作 用力。
这种方法不能给出满足各项性 能指标要求的设计参数。
所以有必要 使用自动寻优技术来寻找满足各项指 标的优化设计。
使用的软件工具 • PAMCRASH • MADYMO 仿真过程和 OPTIMUS 工作流 OPTIMUS 图形用户界面集成了仿真 程序，它们的工作流程以及输入输出 文件。
OPTIMUS 很方便地参数化了 仿真的输入文件，并从输出文件中解 析出需要的输出参数。
2. 设计参数和方法模型 被碰车辆前部结构和侧部结构的有限 元模型（图 2）表示了碰撞车辆的冲 击部位。
碰撞安全系数的评估是基于 MADYMO 提供的 EuroSID-1 假人模 型，假人被安置于驾驶员座位上。
选择设计参数 设计参数是简化后的汽车前部结构的 有限元梁单元刚度特性。
在图 1 中， 定义了 5 个刚度特性的区域。
这些区 域是由等刚度的梁组成的。
这些区域 的刚度数据是由力—位移曲线近似得 到，其中力是两个给定值。
优化目标 是使侧碰后假人上产生的载荷最小 化。
另外，以政府规定的安全标准作 为必须满足的约束条件。
方法应用 试验设计（DOE） 试验设计（DOE）方法被用于探索设 计空间。
在本案例中应用了 70 个样本 点的拉丁超立方试验设计方法。
在此 基础上，建立了基于泰勒多项式二次 响应面，来拟合试验设计中产生的样 本点。
基于PAM-CRASH的蒙皮典型结构高速冲击仿真
基于PAM-CRASH的蒙皮典型结构高速冲击仿真陈康;蔡景;李鑫【期刊名称】《航空计算技术》【年(卷),期】2016(046)005【摘要】以典型蒙皮结构为研究对象，分别对由2024－T3铝合金和碳纤维复合材料交替层压而成的FMLs以及2024－T3铝合金蒙皮进行高速冲击有限元仿真，并进行了损伤对比。
其中，铝合金层和碳纤维层均采用最大应变准则。
利用碰撞模拟分析软件PAM-CRASH以及采用SPH弹体对冲击模型进行仿真，结果显示在相同冲击能量下，加了支承结构的蒙皮在损伤抗性方面有了明显提升，并在此基础上分析不同的纤维铺层角度和铺层方式对FMLs蒙皮性能的影响。
%Taking certain typed aircraft skin as the target of study ,this paper established high velocityim-pact finite element simulation models with skin materials 2024-T3 aluminum alloy and carbon fiber alu-minum alloy laminated plates .Then the results of the simulation was analyzed while the maximum strain criterion was used for Al alloy layer and carbon fiber layer .Large crash simulation analysis software PAM-CRASH was employed and the projectile was replaced by a SPH model .Through calculation the results of simulation showed that the skin with the support structure had been significantly improvedin terms of damage resistance under the same impact energy .Based on that ,the influence of different fiber ply angle and ply mode on the performance of FMLs skin was analyzed .【总页数】4页(P99-102)【作者】陈康;蔡景;李鑫【作者单位】南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016;南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016;南京航空航天大学民航学院，江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】V250.3;TB33【相关文献】1.基于单胞模型的Kevlar织物高速冲击数值仿真方法研究 [J], 刘璐璐;陈伟;时起珍;赵振华;关玉璞2.基于PAM-CRASH的铁路道口防撞护栏碰撞仿真 [J], 卫绍元;王冬梅3.基于Pam-Crash的汽车座椅总成仿真分析与优化 [J], 高川4.基于PAM-CRASH的飞机着舰拦阻系统动力学仿真分析 [J], 党晓艳;黄超广;冯震宙5.基于毗域动力学的机身蒙皮疲劳裂纹仿真 [J], 王杰铖;常锦才;祝青钰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于PC-Crash的汽车与行人碰撞事故再现研究与仿真分析的开题报告
基于PC-Crash的汽车与行人碰撞事故再现研究与仿真分析的开题报告一、研究背景近年来，汽车行业发展迅速，汽车的数量也日益增多，同时由于人们的生活节奏加快，行人的安全性逐渐降低。
因此，汽车与行人的碰撞事故已成为交通安全领域中比较严重的问题之一。
在现实生活中，汽车与行人的碰撞事故种类繁多，无法常规采用实验的方式探究。
因此，基于计算机仿真的汽车与行人碰撞事故再现研究显得非常重要。
二、研究目的本研究旨在基于PC-Crash软件平台，对汽车与行人碰撞事故进行再现研究及仿真分析。
具体目的包括：1. 确定汽车与行人碰撞事故的典型情况和交通事故经典案例。
2. 基于PC-Crash软件平台，模拟汽车与行人碰撞事故并进行再现研究。
3. 通过分析碰撞事故的力学特性与物理特性，深入探讨汽车与行人碰撞事故的机理。
4. 为交通安全事故预防提供科学依据和理论支持。
三、研究方法本研究将采用文献研究，现场实测、数据分析、仿真和比对的方法。
1. 文献研究：使用PC-Crash软件平台前，先研究已有的关于汽车与人行道上行人碰撞事故的相关研究资料，以及这些案例的情况、影响因素等要素，为后续研究确定思路和模拟条件。
2. 现场实测：选定典型案例，通过现场实测，获取必要的数据信息。
3. 数据分析：分析数据信息，探究汽车与行人碰撞事故的机理和特点。
4. 仿真与比对：通过PC-Crash软件平台进行模拟，与现场数据进行比对，分析和评估仿真结果的准确性和可靠性。
四、研究意义本研究的意义在于：1. 为交通安全事故的防范提供科学依据。
2. 为汽车与人行道上行人碰撞事故的调查、分析以及控制提供理论支持。
3. 促进PC-Crash软件平台的应用和推广，为相关领域提供新的思路和方法。
四、预期成果本研究预期达到的成果为：1. 确定出汽车与行人碰撞事故的典型情况和交通事故经典案例。
2. 针对某些典型情况进行汽车与行人碰撞事故的模拟与再现研究，为实际案例的控制和防范工作提供指导和建议。
仿真模拟在汽车碰撞后事故重建中的应用
仿真模拟在汽车碰撞后事故重建中的应用近年来，随着车辆数量的增加和道路交通的日益繁忙，交通事故的频率也随之增加。
为了更好地了解和掌握事故发生的原因以及对事故进行准确重建，仿真模拟技术逐渐应用于汽车碰撞后事故重建领域。
本文将就仿真模拟在汽车碰撞后事故重建中的应用进行探讨。
一、仿真模拟的基本原理仿真模拟是利用计算机技术模拟真实世界中的各种物理过程和事件，以实现对事物运行规律的理解和研究的一种方法。
在汽车碰撞后事故重建中，通过收集事故发生前的相关数据，包括车辆的撞击速度、撞击角度、路面情况等，利用物理学和数学模型建立仿真模型，通过计算机软件模拟事故发生后车辆的运动轨迹、变形情况等，从而还原事故发生的全过程。
二、仿真模拟在汽车碰撞后事故重建中的应用1. 事故原因分析利用仿真模拟技术，可以揭示汽车碰撞事故的发生原因。
通过在计算机上建立模型，调整不同的参数，比如撞击速度、撞击角度等，可以观察到车辆在不同条件下的运动轨迹和变形情况。
通过模拟实验，可以帮助研究人员找出事故发生的主要原因，从而在日常驾驶中引入相应的安全措施，减少事故的发生。
2. 事故重建仿真模拟技术可将现场证据转化为电子数据，以重建事故的发生过程。
在事故发生后，调查人员可以通过测量碰撞痕迹、收集车辆损伤情况等信息，并输入到仿真模型中。
通过与实际情况的比对，可以还原事故的经过，确定事故的责任方，并提供证据支持。
3. 安全设施设计仿真模拟技术可以帮助设计师评估和改进汽车的安全性能和安全设施。
通过在计算机上建立车辆模型，模拟车辆在不同碰撞条件下的受力情况，可以优化车身结构、安全气囊等安全设施的设计，提高车辆抗撞能力，减少事故后的伤害程度。
4. 教育与培训仿真模拟技术在汽车碰撞后事故重建领域的应用还可以用于进行事故教育和驾驶员培训。
通过模拟事故的发生过程，展示不同速度、角度下的碰撞效果，可以提高驾驶员的安全意识，增强他们对事故的预测能力，进而减少事故的发生。
pamcrash里矢量参数
pamcrash里矢量参数矢量参数是PamCrash软件中的一个重要概念，它用于描述物体在碰撞过程中的运动状态和变形情况。
通过设置合理的矢量参数，可以精确模拟出碰撞事件的发生和结果，从而为工程设计和安全评估提供重要参考。
本文将介绍几个常用的矢量参数及其作用。
1. 速度矢量（Velocity Vector）速度矢量是指物体在碰撞前后的速度变化情况。
在PamCrash软件中，可以通过调整速度矢量的大小和方向来模拟不同的碰撞情景。
通过分析速度矢量的变化，可以了解物体在碰撞中的动能转化和损失情况，进而判断碰撞的严重程度和可能导致的损害。
2. 位移矢量（Displacement Vector）位移矢量是指物体在碰撞过程中的位置变化情况。
在PamCrash软件中，可以通过设置位移矢量的大小和方向来模拟物体在碰撞中的移动轨迹。
通过分析位移矢量的变化，可以了解物体在碰撞中的形变情况，进而判断碰撞对物体结构的影响和可能导致的破坏。
3. 应力矢量（Stress Vector）应力矢量是指物体在碰撞过程中受到的力的分布情况。
在PamCrash 软件中，可以通过设置应力矢量的大小和方向来模拟物体在碰撞中的受力情况。
通过分析应力矢量的变化，可以了解物体在碰撞中的应力分布情况，进而判断碰撞对物体强度和稳定性的影响。
4. 能量矢量（Energy Vector）能量矢量是指物体在碰撞过程中能量的变化情况。
在PamCrash软件中，可以通过设置能量矢量的大小和方向来模拟物体在碰撞中的能量转化和损失情况。
通过分析能量矢量的变化，可以了解物体在碰撞中的能量流动和消耗情况，进而判断碰撞对物体耗能特性和可能导致的损害程度。
5. 变形矢量（Deformation Vector）变形矢量是指物体在碰撞过程中形状变化的情况。
在PamCrash软件中，可以通过设置变形矢量的大小和方向来模拟物体在碰撞中的变形情况。
通过分析变形矢量的变化，可以了解物体在碰撞中的形状稳定性和结构变化情况，进而判断碰撞对物体的可靠性和性能影响。
汽车工程中碰撞仿真的使用技巧
汽车工程中碰撞仿真的使用技巧碰撞仿真在汽车工程领域中扮演着至关重要的角色。
它可以帮助工程师们全面了解汽车设计在碰撞情况下的表现，并预测各种碰撞情况下的车辆结构和人员安全性能。
本文将介绍汽车工程中碰撞仿真的使用技巧，包括建立模型、选择合适的仿真软件以及数据分析等方面。
首先，建立准确的碰撞仿真模型是至关重要的。
模型的准确性对于仿真结果的可靠性和工程决策具有决定性作用。
因此，在建立模型时需要收集准确的车辆几何尺寸、材料力学特性以及零部件连接方式等相关数据。
此外，还需要考虑仿真模型的精细化程度，通常分为整车模型和部件模型。
整车模型适用于快速评估整体车辆的碰撞性能，而部件模型着重于分析特定零部件在碰撞中的行为。
选择合适的仿真软件也是碰撞仿真的关键步骤。
目前市面上存在多种用于汽车碰撞仿真的软件，如LS-DYNA、PAM-CRASH和Radioss等。
在选择软件时，需要考虑软件的功能和使用限制，以及实际应用中的效率和准确性要求。
此外，对于初学者来说，易用性和技术支持也是重要考虑因素。
进行碰撞仿真之前，需要对仿真模型进行网格化处理。
网格化是将复杂的几何形状分割为小的有限元单元的过程，是进行碰撞仿真前的必备步骤。
良好的网格划分能够有效提高仿真结果的准确性和稳定性。
在进行网格化时，需要根据仿真目的和模型几何复杂度选择适当的网格密度，并遵循网格质量标准，如避免出现扭曲、破碎等问题。
在进行碰撞仿真时，边界条件的设定是十分重要的。
边界条件包括载荷的施加和应力的释放等。
对于汽车碰撞仿真而言，边界条件通常包括碰撞速度、碰撞角度和碰撞类型等。
正确设置边界条件能够更好地模拟真实的碰撞过程，并提供精确的仿真结果。
完成碰撞仿真后，分析和解读仿真结果是评估汽车碰撞性能的关键步骤。
仿真结果包括车辆结构的变形情况、应力和应变分布、零部件失效情况以及乘员的伤害潜力等。
根据仿真结果，工程师们可以评估汽车设计的安全性能和结构强度，并可以针对性地进行优化和改进。
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LS- DYNA与PAM-CRASH模型部分对应转换关系表
DYNA单元/部件 ELEMENT_
BEAM_{OPTION} *ELEMENT_BEAM_
PID_{OPTION} *ELEMENT_ DISCRETE *ELEMENT_
INERTIA *ELEMENT_ MASS_PART
*PART_INERTIA_ (OPTION}
37 CNTAC
36 CNTAC
36 CNTAC
34
CNTAC 34
TIED
DYNA材料 *MAT_RIGID
(20)
*MAT_NULL (009)
PAM 约束 RBODY /
RBODY /
KJOINT / LINCO / NODCO /
DYNA其他
*DEFINE_COO RDINATE_SYS
TEM
DYNA约束
*CONSTRAINED_EXTRA_ NODES_{OPTION}
*CONSTRAINED_RIGID _BODIES
*CONSTRAINED_JOINT_ CYLINDRICAL_{OPTION}
*CONSTRAINED_LINEAR
*CONSTRAINED_NODE_SET
PAM 接触 CNTAC
2019/12/26
基于HYPERMESH的模型转换流程图 共 13 页 第 6 页
1、PAM-CRASH与有限元软件的接口
1.2 PAM-CRASH与LS-DYNA的接口
方法二：基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换方法
基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换流程图
共 13 页 第 7 页
*DEFINE_CUR VE
*DEFINE_TRA NSFORMATIO
N *DEFINE_VEC
TOR *DATABASE_BI NARY_D3DUM
P
*INITIAL_VELOCITY
INVEL /
*CONSTRAINED_RIVET
PLINK /
*DATABASE_BI NARY_D3RASH 与常用汽车碰撞仿真分 析软件接口的应用研究
2019/12/26
吉林大学被动安全课题组 指导教师：张君媛 教授 宣讲人：王楠
吉林大学汽车被动安全
研究领域：
一、整车碰撞安全性设计 二、汽车安全系统零部件开发设计 三、车身安全部件的评价与轻量化设计
研究成果：
►国家和部省级项目16项 ►企业项目24项 ►发表EL及SCI论文50多篇 ►获吉林省科技进步奖2项 ►培养硕士、博士研究生近百人
*CONTACT_AUTOMATIC_ NODES_TO_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC_ ONE_WAY_SURFACE_TO_
SURFACE_{OPTION} *CONTACT_AUTOMATIC_
ONE_WAY_SURFACE_ TO_SURFACE_TIEBREAK
_{OPTION}
HYPERMESH也可以查看由PAM-CRASH输出的.pc格式的文件。
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共 13 页 第 5 页
1、PAM-CRASH与有限元软件的接口
1.2 PAM-CRASH与LS-DYNA的接口
LS-DYNA的有限元模型可以通过一系列方法转换成PAM-CRASH模型。常用的转换 方 法 有 两 种 ， 一 种 是 以 HYPERMESH 为 接 口 的 模 型 转 换 方 法 ， 另 一 种 方 法 是 通 过 PAMCRASH自身的快速转换命令实现LS-DYNA有限元模型向PAM-CRASH模型的转换。 方法一：基于HYPERMESH的模型转换方法
1、PAM-CRASH与有限元软件的接口
1.2 PAM-CRASH与LS-DYNA的接口
方法二：基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换方法
自动转换命令将模型的信息包括单元、部件、接触、材料、载荷、约束及控制卡片
等，按照一定的对应关系从LS-DYNA格式转换成PAM格式。该对应关系可在帮助文档中
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合作（与ESI）项目
项目一：微型客车抗撞性改进
一汽集团某微型客车抗撞性改进项目，通过结构改进和约束系统优化，提高了整车抗 撞性水平，使企业获利亿元以上。该项目获得2005年吉林省科技进步二等奖。
项目二：轿车侧面碰撞结构改进
用CAE分析手段进行了一汽某轿车侧面抗撞性改进和侧面气囊优化设计。
常用的汽车碰撞仿真软件与PAM-CRASH之间的关系图
共 13 页 第 4 页
1、PAM-CRASH与有限元软件的接口
1.1 PAM-CRASH与HYPERMESH的接口
HYPERMESH可以将划分好的网格文件以.pc格式输出，进而在PAM-CRASH 中添加材料、接触、载荷、约束以及连接等信息，以建立完整的有限元模型； HYPERMESH 也 可 以 直 接 建 立 完 整 的 有 限 元 模 型 并 以 .pc 格 式 输 出 ， 然 后 在 PAM-CRASH中进行求解计算。
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• 汽车被动安全性基础（本科生） • 汽车被动安全及其仿真技术（硕士研究生） • 安全气囊传感原理（博士研究生） • 汽车碰撞力学（博士研究生）
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PAM-CRASH 与其它常用汽车碰撞仿真分析软件接口
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PAM材料 Beam MATER /
200 Shell MATER /
DYNA载荷
*BOUNDARY_ PRESCRIBED_MOTION
*BOUNDARY_SPC
PAM单元/部 件
BEAM / PLINK / SPRING / MASS /
NSMAS /
PART /+ RBODY / (Type 3) + INVEL PAM载荷
3D BC
BOUNC
*LOAD_NODE_SET
CONLO /
*LOAD_SEGMENT_SET
*INITIAL_FOAM _REFERENCE_GEOMETRY
PREFA / METRC /
DYNA接触
*CONTACT_AIRBAG_ SINGLE_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC _GENERAL
*CONTACT_AUTOMATIC_ GENERAL_INTERIOR