乘用车前保险杠低速碰撞性能的仿真与试验研究
汽车保险杠碰撞仿真分析
汽车保险杠碰撞仿真分析本文研究汽车保险杠碰撞仿真分析。
一、导入汽车保险杠有限元模型1）选择【文件】→【导入】→【草图】命令，出现【导入部件】对话框，选择汽车保险杠IGS零件，从IGES文件创建部件，如图1 ，完成汽车保险杠有限元模型导入，如图2 。
图1 导入汽车保险杠有限元模型图2 汽车保险杠有限元模型二、部件装配1）选择【模块：装配】→【Create：Instance】命令，出现【创建实例】对话框。
2）在【创建实例从】栏中选择【部件】，然后同时选择【bao_xian_gang】，其他条件默认不变，如图3，模型装配完成，如图4。
图3 创建实例图4 模型装配完成二、属性定义1）选择【模块：属性】→【创建材料】命令，出现【编辑材料】对话框。
2）在【名称】栏中输入：Steel ，选择【通用】→【密度】→质量密度：8700 ，再选择【力学】→【弹性（E）】→【弹性】→弹性模量: 200000和泊松比：0.3 ，其他值保持默认不变，点击【确定】，如图5 。
3）选择【创建截面】命令，出现【创建截面】对话框。
4）在【名称】栏中：Scetion-1，材料：Steel ，点击【确定】，如图6 。
5）选择【指派截面】命令，选择要指派的截面区域，点选整个bao_xian_gang模型，点击【完成】，出现【编辑截面指派】对话框如图7 ，保持默认值不变，点击【确定】，当bao_xian_gang 模型变为绿色，代表材料属性赋予完成，如图8 。
图5 编辑材料对话框图6 编辑截面图7 编辑截面指派图8 材料属性赋予完成三、分析步设置1）选择【模块：分析步】→【创建分析步】命令，出现【创建分析步】对话框。
2）在【名称】栏中保持默认Step-1 ，然后【initial】→【通用】→【静力，通用】，点击【继续】，如图9 ，出现【编辑分析步】对话框，选择【几何非线性】：开，其他保持默认值不变，点击【确定】，如图10。
3）选择【模块：分析步】→【创建分析步】命令，出现【创建分析步】对话框, 在【名称】栏中输入：Step-1，然后【initial】→【通用】→【静力，通用】，点击【继续】，出现【编辑分析步】对话框，选择【几何非线性】：开，其他保持默认值不变，点击【确定】。
王萍萍_基于RADIOSS保险杆低速碰撞性能仿真研究
基于RADIOSS保险杆低速碰撞性能仿真研究王萍萍 夏汤忠 刘盼 刘文华 陆志成 李径亮神龙汽车有限公司技术中心整车部 武汉经济技术开发区神龙大道165号 430056摘要：在低速碰撞中, 保险杠对车身的安全防护作用是不容忽视的, 这就需要对保险杆的耐撞性要有一个准确的评估, 按照欧洲ECE R42法规要求, 使用HyperCrash建立低速碰撞有限元模型, 通过RADIOSS软件对其进行求解计算，准确评估保险杆在低速碰撞中的耐撞性能。
关键词：RADIOSS，HyperCrash，保险杠，低速碰撞1 概述随着世界汽车保有量的增加及道路交通伤害的不断增长, 汽车的安全性能越来越得到重视。
由于保险杠系统在低速碰撞方面起着决定性的作用，因此是汽车被动安全领域中的重点研究内容。
研制和推广吸能式保险杠在汽车上的广泛应用，可以有效的减轻汽车发生碰撞时的人员伤亡以及汽车的损坏程度。
现代汽车产品的设计，随着汽车产品市场的发展和要求的不断提高，其产品设计的时间、成本正在快速地缩短和降低，其整车的开发、上市周期已经从5年到24个月。
这些变化主要得益于CAE技术的应用。
本文使用HYPERCRASH软件对某车型低速碰撞模型进行建模，通过RADIOSS软件的求解运算得到了其低速碰撞性能。
为通过该项法规评定提供了详细的分析数据，减少试验项目轮数及整个试验费用，节约了项目评定时间。
2 某车型后保低速碰撞计算模型的建立2.1网格模型的建立按照碰撞计算的网格标准，严格控制模型中的网格尺寸、单元翘曲度、长宽比、最大及最小内角、三角形单元比例等，保证良好的模型质量。
为得到较高的计算效率，如图1所示，只截取了前半车模型，包括后半白车身、后悬、行李箱、尾灯等。
整个有限元模型，共有369710个单元，378887 个节点，模型中的单元类型包括板壳单元、梁单元、刚性单元和弹簧单元等。
图1 低速前碰网格模型2.2 边界条件我国参照欧洲ECE-R42法规要求，也颁布了汽车前、后端保护装置标准 GB17354-1998，标准规定碰撞器对保险杠正中、偏置、角点位置进行低速冲击，车辆各装置的功能不能丧失、燃油系统保持完整。
低速碰撞下铝制与钢制保险杠系统仿真分析
碰撞过程是一个动态分析，在此过程中需要考
虑吸收的总能量、最大撞击力、最大位移、耐碰撞
指数等，并以此作为评判的标准。
对保险杠系统，在撞击的过程中，对撞击力有
一个许可值的要求，这个值一般是由厂家来根据连
接件刚度的差异来确定。
在碰撞过程中能量会发生转化，所以能量输出
是 ABAQUS/Explicit 分析的一个重要部分。对整个
《铝加工》
2017 年第 6 期总第 239 期
技术工程
低速碰撞下铝制与钢制保险杠系统仿真分析
徐志强，夏德伟，王文静，胡智典
（辽宁忠旺集团有限公司 （北京） 技术与发展中心，北京 100020)
摘要： 以某一实际轿车的前保险杠系统为例，应用 Abaqus 软件分别对钢制保险杠系统和铝制保险杠系统进行了正面低速碰
文献标识号：A
文章编号：1005-4898(2017)06-0059-06
doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2017.06.12
0 前言
保险杠系统是汽车车身的一个重要组成部分， 其作用主要是当汽车与其他车辆或者障碍物发生低 速碰撞时，保险杠系统的吸能盒能够最大限度地吸 收能量，使碰撞过程中的动能最大限度地转换成内 能以减小碰撞事故中对行人的伤害以及保护翼子 板、散热器、发动机罩等部件[1]。目前对汽车保险 杠或者保险杠吸能盒低速碰撞的研究有很多[1~6]，但 绝大多数保险杠所采用的材料都是钢，而目前采用 铝合金材料的保险杠系统相对较少。但是随着国家 提出节能减排的政策，汽车越来越向轻量化发展。 根据美国铝学会报告，汽车每使用 0.45kg 铝就可减 轻车重 1kg，而对于一辆 1300kg 重的轿车，若重量 减轻 10%，其油耗可降低 8%。因此，汽车轻量化 已经是社会的一个发展趋势。
基于ABAQUS的轿车前保险杠100%正面碰撞仿真分析
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Hale Waihona Puke 2.有限元分析模型的建立2.1导入模型有限元单元文件 此处导入的是包含模型网格单元信息的inp文件.
2.有限元分析模型的建立
2.2 定义分析模型的材料和属性 散热器支架 、纵梁、缓冲梁、固定架、加强支架定义金属材料属性 缓冲器罩定义塑料材料属性 缓冲泡沫定义泡沫材料属性
3.施加边界条件与接触算法
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基于ABAQUS的轿车前保险杠 100%正面碰撞仿真分析
报告内容
1 2 3 4 5
案例分析背景 有限元分析模型的建立 施加边界条件与接触算法 查看碰撞仿真分析结果 案例分析意义
1.案例分析背景
汽车前保险杠位于汽车最前部，是前部或追尾 碰撞事故中首先接触的部件，在减小碰撞事故中对 行人的伤害，降低低速碰撞事故对车辆的损坏方面 起着重要作用。保险杠横梁的主要作用是将碰撞中 产生的能量均匀地传递给吸能盒，同时防止内侵量 过大造成发动机前部件的损坏，对于提高车辆的被 动安全性实现保险杠的轻量化设计具有重要意义。 此次研究是基于有限元分析软件Abaqus，对汽车保 险杠的碰撞过程吸能特性进行了仿真分析。.
1、对墙壁施加固定约束 2、对车体x方向定义30km/h的初始速度
3、各部件之间定义通用（自动）接触算法，接触面之间的表面摩擦系数假 设为0.1
4.查看碰撞仿真分析结果
4.1保险杠碰撞变形过程 从图中可以看出在15ms之前横梁发生轻微变形，30ms之后横梁变形加 大。碰撞过程中横梁吸收主要动能。
4.求解并查看碰撞仿真分析结果
4.2保险杠碰撞变形法向接触力云图
4.求解并查看碰撞仿真分析结果
汽车保险杠低速碰撞试验探讨
汽车保险杠低速碰撞试验探讨作者：李三红黄建民李强红文章来源：国家汽车质量监督检验中心(襄樊)点击数：318更新时间：汽车前、后端保护装置，俗称保险杠，指装在车辆前、后端的诸元件，通常采用钢材、铝材、橡胶、塑料或泡沫等吸能材料制成，其设计要求为在发生接触和轻度碰撞时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及与安全有关的灯光等不受损伤。
汽车保险杠的相关标准与法规汽车前、后端保护装置的试验包括标准或法规试验方法和保险机构试验方法。
我国的国家标准等效采用ECE R42，采用摆锤或移动壁障对车辆进行前、后向正撞和车角碰撞，我国国家标准与其他标准的比较见表1。
表1 国家标准与其他标准的比较国家标准“汽车前、后端保护装置”在标准中提出了性能要求，按国家标准第4条规定的条件和规程进行碰撞试验后，车辆应能满足下列要求：1. 照明和信号装置应能继续正常工作并清晰可见。
如果出厂时安装好的照明装置失调，允许进行调整以符合规定要求，但只限于采用常规的调整方法。
如果灯丝折断，应允许更换灯泡。
2. 发动机罩、行李箱盖和车门应能正常开闭。
车辆的侧门在碰撞的作用下不得自行开启。
3. 车辆的燃料和冷却系统应无妨碍正常功能的泄漏和油、水路堵塞，其密封装置与油、水箱盖亦应能正常工作。
4. 车辆的排气系统不应有妨碍其正常工作的损坏或错位。
5. 车辆的驱动系统、悬架系统(包括轮胎)、转向和制动系统应保持良好的调整状态并能正常工作。
国家标准中规定的轿车保险杠的检验1. 试验场地试验场地应有足够的面积以便设置碰撞器的驱动系统、供试验车辆受撞后滑移以及安置试验所需的设备等。
停放试验车辆的地面应水平、硬实及平整。
2. 车辆的状况（1）车辆应处于停止状态。
（2）前轮应处在直行位置。
（3）轮胎应按制造商规定的气压充气。
（4）制动器应松开，变速器挂空档。
（5）对装备油—气悬挂、液力或空气悬挂的车辆以及装有自动调平悬架(能根据载荷自动对车辆进行调平)的车辆，应在制造商规定的正常行驶条件下进行试验。
基于SolidWorks和LS-DYNA的汽车保险杠低速碰撞仿真研究
汽车保险杠是用来抵挡较小 的碰撞 ，当发生碰 撞事故时能起到缓冲作用 ， 保护翼子板 、 散热器 、 发 动机罩和灯具等 ， 当汽车与行人发生碰撞时 ， 最大 限 度的保护行人。保险杠系统在“ 低速碰撞 ” 和“ 行人保
为单位质量体积力 ； 为加速度 。 质量 守 恒方 程 ：
Ｐ＝Ｊ ｍ
碰撞过程属于非线性动态接触变形问题 ，接触 和冲击 载荷影响着碰撞 的全过程 。碰撞分析 涉及一 保 险杠系统有 限元建模 个含未知边界条件的偏微分方程求解 问题 ，即动态 ２ 接触 问题。 Ｌ Ｙ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ求解计算中对求解单元最常用 建立保险杠模型是有限元分析 的第一步 ，模型 的拉格 朗 日坐标下使用 网格离散 。根据连续介质力 质量 的好 坏对 后续 有 限元分析 起着 至关 重要 的作 学的质量 、 动量 和能量守恒方程 ， 保 险杠系统 的基本 用， 直接关系着保 险杠系统分析工作 的计算量 ， 本文 方程 可 分别 写成 ： 应用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 软件建立 汽车保 险杠 的 几何模 型 。 动量 方 程 ： 为了进行有效的有限元分析 ，本模 型对保险杠局部 ｐ ｘ ＋ （ １ ） 结构简化 ， 保险杠模 型如图 １ 所示。然后将模型保存 式中 ， 为Ａ Ｃ Ｉ Ｓ （ ｛ ． ｓ ａ ｔ ） 格式 ， 然后将该模型导入到 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中 为柯西应力张量 ； 划分有 限元 网格 ，并 由 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 生成 Ｌ Ｓ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ使用
收稿 日期 ： ２ １ ３ — １ ２ — ０ ６ 基金项 目： 浙江省教育厅 资助项 目（ 编号 ： Ｙ ２ ０ １ １ ２ ０ ０ １ ０ ）
作者简 介 ： 谢颂京 （ １ ９ ７ ７ 一） ， 男， 山东曹县人 ， 讲师， 研究方 向为汽车检测技术 。
低速汽车碰撞试验的模拟与实验研究
低速汽车碰撞试验的模拟与实验研究汽车碰撞试验是评定车辆安全性能的标准化手段之一，也是当前汽车工业中不可或缺的一环。
低速汽车碰撞试验是其中较为常见的一种试验方式，其适用于衡量车辆在低速碰撞中的安全性能，且避免了由于高速碰撞所带来的巨大能量。
本文将讨论低速汽车碰撞试验的模拟与实验研究。
低速汽车碰撞试验模拟的研究低速汽车碰撞试验模拟通常采用计算机仿真技术来完成。
由于模拟试验具有其所特有的优点，其在提前预测车辆性能以及减少试验成本方面显得尤为重要。
目前，主要采用有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）的软件来实现低速碰撞试验的模拟。
有限元分析能够对车辆的结构进行建模并进行快速的分析前处理及后处理，从而确定碰撞过程中车辆的变形情况以及碰撞作用下车辆的动态响应。
其不仅能够以图形的方式展示车辆在碰撞时的变形，还可以通过对车辆撞击前后状态的对比分析，评估汽车的安全性能。
基于计算流体力学的模拟方法则主要针对试验中车辆碰撞时受到的空气动力学影响进行了研究，其模拟试验主要用于评估车速与碰撞角度等因素对车辆碰撞行为的影响。
根据这些影响，设计优化车辆的结构和材料来提高其安全性能。
低速汽车碰撞试验实验研究的进行低速汽车碰撞试验的实验研究通常采用车辆碰撞试验台来实现。
在试验中，两辆装有传感器的车辆安置于不同位置后，向着预定角度保持匀速运动，直至二者相撞。
在试验过程中，通过对二者撞击前后的数据进行对比和分析，来评估车辆在低速碰撞中的安全性能。
在实验中，也需要配备泡沫塑料和钢板等可以代表车辆或周围环境的模型，通过对试验过程的反复实验，不断优化组装的模型，来证实计算机仿真所得结果的可靠性。
此外，计算机模拟和实验结合的方法也被广泛采用。
研究者通过将实验数据输入计算机模型以进行优化，提高了模拟试验及机械模拟的准确性。
这些实验数据包括车辆碰撞前后的加速度、速度、位移等。
结论低速汽车碰撞试验作为现代车辆工业的一项重要评价标准，发挥了关键作用。
基于ABAQUS的保险杠低速碰撞的仿真研究
第27卷第3期2009年5月北京工商大学学报(自然科学版)Journal of Beiji ng Technology and Business University(Natural S cience Edition)V ol 27N o 3M ay 2009文章编号:1671-1513(2009)03-0032-05基于ABAQUS 的保险杠低速碰撞的仿真研究龚艳霞, 沈晓红, 聂学俊(北京工商大学机械工程学院,北京 100048)摘 要:以某轿车为例,利用三维建模软件CATIA 建立保险杠系统及碰撞器的三维仿真模型,HYPERMESH 作前处理软件、有限元分析软件ABAQU S 作求解器,根据欧洲的ECE -R42法规要求对轿车前保险杠进行正面低速碰撞仿真分析,得到了整个碰撞过程中保险杠系统的变形过程及应力分布情况.并对模拟结果进行了分析,总结了建立仿真模型的经验.对深入研究保险杠及整车碰撞仿真具有重要的参考价值.关键词:保险杠系统;低速碰撞;有限元分析中图分类号:TP391 9 文献标识码:A 收稿日期:2008-12-30作者简介:龚艳霞(1980 ),女,河南驻马店人,硕士研究生,研究方向为先进制造技术、CAD/CAM 技术等.沈晓红(1957 ),女,辽宁盖州人,教授,硕士,主要从事先进制造技术、CAD/CAM 技术等方面的研究.通讯作者.聂学俊(1965 ),女,湖南湘乡人,副教授,硕士,主要从事CAD/CAM 的教学和研究工作.保险杠系统是汽车车身的一个重要组成部分,从汽车被动安全性角度考虑,其作用主要有两方面:1)当汽车与其他车辆或障碍物发生低速碰撞(通常小于10km/h)时,保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件;2)当汽车与行人发生碰撞时,最大限度地保护行人[1].汽车在城市中经常发生在低速状态下正面和后面碰撞,或在车辆变道时正面和后面角碰撞情况.低速碰撞可用来评估前、后保险杠的作用,但大多数汽车制造商并未把前、后保险杠设计放在重要位置[2].汽车保险杠系统在汽车低速碰撞中起着至关重要的作用.国内外对汽车保险杠的研究越来越多,许多法规和试验规范的颁布也对汽车保险杠系统提出了更高的要求[3].根据欧洲对保险杠低速碰撞性的要求(ECE -R42法规),利用CATIA 、HYPERMESH 、ABAQU S 软件对某车型轿车的前保险杠系统进行低速碰撞过程模拟,并对模拟结果进行分析.1 碰撞性能分析的基本理论方程碰撞过程属于非线性动态接触变形问题,接触和冲击载荷影响着碰撞的全过程.碰撞分析涉及一个含未知边界条件的偏微分方程求解问题,即动态接触问题.采用拉格朗日描述增量法,根据连续介质力学的质量、动量和能量守恒方程,碰撞体系的基本方程可以分别写成:动量方程:xi = ij + f i ,(1)式中: ij 为柯西应力张量,f i 为单位质量体积力,xij 为加速度.质量守恒方程:=J 0,(2)式中: 为当前质量密度, 0为初始质量密度,J = x ix j为变形梯度行列式.能量守恒方程:E=vs ijij -(p +q )v,(3)式中:v 为现时构形的体积,ij 为应变率张量,q 为体积黏性阻力[4].322 保险杠低速碰撞的模拟2 1 数值分析流程根据各有限元软件的不同功能,为使模拟达到较好的效果,本次模拟选用CAT IA 、H YPERM E -SH 、ABAQU S 3个软件进行保险杠的碰撞仿真.总的仿真流程如图1.图1 仿真流程示意2 2 保险杠的几何模型为了使仿真结果最大限度地接近实际情况,以某实际轿车前保险杠系统为研究对象建立模型,包括蒙皮、吸能块、支架、压紧块、连接件等该保险杠系统的所有部件.同时,为了进行有效的有限元分析,对保险杠局部结构进行了简化.根据ECE -R42法规对保险杠中心碰撞的要求,建立碰撞器几何模型,尺寸如图2.汽车在低速碰撞过程中,由于车体具有一定的质量,车体在碰撞过程中基本保持原地不动.因此,仿真中应使保险杠系统保持静止,碰撞器以4 5km/h 的速度向保险杠碰撞.碰撞系统完整的几何模型如图3.2 3 各部件的网格划分2 3 1 网格划分的原则有限元网格划分是模拟过程的基础,是保证模拟正确、高效率、成功的关键点,也是模拟过程中耗时最多的过程.网格划分变细,生成的节点数、单元数、计算占用CPU 时间和运算循环数都会显著增加.对于不图2 碰撞器尺寸示意同的结构、部位和用途,选取适当的单元尺寸将会直接影响运算时间和结果精度,时间和精度是两个互相制约的因素.系统内能、动能、沙漏能等也都和网格尺寸的精度有关.根据经验,进行保险杠总成的碰撞模拟时,33第27卷第3期 龚艳霞等:基于ABA QU S 的保险杠低速碰撞的仿真研究图3 保险杠系统的几何模型碰撞接触变形部位的网格划分应该较细,过渡区域到最远区域逐渐增大,这样既保证了计算精度,又可提高运算的效率.2 3 2 网格划分结果该保险杠系统共划分637133个单元,其中壳体模型采用混合网格单元划分技术,单元类型为四节点减缩积分S4R 单元.实体模型采用四面体网格划分技术,通过实体表面单元控制网格质量,单元类型为修正的10节点四面体C3D10M 单元.碰撞器采用刚性壳单元,以保证其碰撞过程中不变形.图4是保险杠和碰撞器的网格划分后的有限元模型.图4 保险杠和碰撞器有限元模型2 4 各部件材料模型的选择模型所有部件的材料都根据实际情况选择材料类型,其中保险杠蒙皮采用LS -DYNA 的率相关性的材料模型:MAT -PIECEWISE -LINEAR -PLAS -T ICITY(多段线性塑性模型).吸能块采用的是CRU SHABLE FOAM 材料模型,这种材料可用于模拟泡沫塑料在单调加载下的瞬态响应,可以考虑材料的应变率相关性.其它部件采用钢材料,由于是低速碰撞,钢的强度比较大,在此不考虑钢的失效.保险杠材料的基本性能如表1.表1 保险杠材料的基本性能部件密度/(kg mm -3)弹性模量/GPa 泊松比屈服极限/GPa 厚度/mm 蒙皮2 0 10-62 10 30 12吸能块1 8 10-61 540 340 05其他部件7 8 10-62 070 330 1222 5 接触条件的定义利用ABAQU S 的GENERAL CONTACT 的强大功能模拟保险杠碰撞的复杂接触以及碰撞过程中不可预测的接触.实际的保险杠系统是通过卡扣、螺钉、铆接、焊接等连接方式连接起来的,建立这些连接完整详细的模型完全有可能.但是由于这些特征过于细小,增加网格数量,材料属性难以得到,而且目前的分析着重点是主要零部件承受的载荷.因此本次模拟采用基于表面的连接约束与独立网格划分的紧固件模拟所有构件之间的连接.另外,在碰撞过程中,各部件之间的接触摩擦问题非常严重,特别是对于某些非常锋利的尖角常常会导致相邻零件的局部破坏.在碰撞仿真分析中,合理设定接触摩擦问题直接影响结果精度,根据多次尝试,选择内摩擦与外摩擦系数均为0 15.图5 对称模型中的边界条件2 6 边界条件的定义在实际保险杠碰撞试验中,是整车碰撞.为了使碰撞中动量与实际相符,在保险杠系统中与汽车车身相连接的部位进行刚体耦合约束,并给此刚性连接单元主节点赋重量值1000kg (整车空载质量),同时对其六个自由度全部约束.在保险杠的对称中心定义边界条件.考虑到零件自身及装配结构的绝大部分都具有对称性,模型忽略了部分不对称结构.这种处理方法可以节约大量计算时间,通过恰当的设置能够达到碰撞模拟要求,如图5.34北京工商大学学报(自然科学版) 2009年5月2 7 沙漏能控制沙漏能是由于在显示分析中采用缩减积分造成的,所谓缩减积分就是单元计算时积分点数少于实际个数,这种操作能提高计算速度,但会造成一种单元的零能模式,这就是沙漏[5].由于模型单元划分采用的是减缩积分单元,所以计算过程中势必会产生沙漏能.本模型采用黏性阻尼方法控制沙漏模态,沙漏能有效控制在0 4%~3%范围内.2 8 质量缩放技术为了减少这次模拟分析的计算时间,本模型使用了质量缩放技术.利用质量缩放技术,求解过程中,ABAQU S 在不连续的时间点自动进行质量缩放,来保证用户指定的最小时间增量.但是质量缩放系数过大,对时间增量的稳定性有很大的影响,所以要选择适当的质量缩放系数.2 9 计算结果的分析利用ABAQUS/EXIPLCIT 进行求解后,再利用ABAQU S/V IEWER 对碰撞结果进行后处理.在t =0 026s 时刚性墙与保险杠发生接触开始碰撞.t =0 134s 时碰撞器加速度达到最大值,如图6.图6 刚性墙与保险杆碰撞示意(t =0 134s)图7 碰撞器速度曲线图7是碰撞器速度曲线(t (s),v (m/s)),从速度变化曲线可以看出吸能块过软,对能量的吸收过程过于缓慢,不利于能量的吸收.而吸能块是保险杠中吸能最主要的部件,合理地选用吸能材料对保险杠性能有重要的作用.图8是系统的沙漏能与内能之比,从中可以看到沙漏能控制在内能的2 5%之内,沙漏能控制的很好.一般沙漏能控制在0~10%.图8 系统沙漏能与内能比图9是碰撞力与碰撞位移之间的关系变化曲线.碰撞过程中最大接触力为35000N,最大碰撞位移为120mm,最大接触力在数量级上比较符合,与实际碰撞过程相比,碰撞力偏小,碰撞位移偏大.这个问题主要是吸能块的材料数据不当造成的.由于条件限制,材料数据不是从实验中获得的,所以有一定的偏差.图9 碰撞力与碰撞位移变化关系图10显示了t =0 2s 时蒙皮的应力云图.蒙皮最大塑性应变为0 173,连接处的塑性应变比较符合实际情况.3 总 结对保险杠系统低速碰撞进行了完整的模拟分析,对其中所需的关键技术和问题做了较为深入的探索与研究.通过本次模拟分析得出以下结论:35第27卷第3期 龚艳霞等:基于ABA QU S 的保险杠低速碰撞的仿真研究图10 蒙皮应力图(t =0 2s)1)连接件的模拟是碰撞模拟的另一个关键点与难点.可以运用独立网格划分技术模拟连接件,能够得到更好的仿真结果.2)采用恰当的材料模型和正确的材料数据才能正确地描述材料碰撞过程中变化行为,材料模型与材料数据是碰撞模拟成功最重要的关键点.3)模拟的成功与工作的高效关键是建立合理与恰当的标准和建模分析流程.通过有限元分析的方法对保险杠碰撞进行模拟,从中可以观察整个碰撞过程中保险杠系统各部件的形状、应力等的变化过程,从而方便设计人员对其结构及材料进行优化和改进.利用有限元分析的方法,在开发产品时,能够在产品设计阶段发现潜在问题,加快产品开发的进度、节约产品成本.参考文献:[1] 上官文斌,屈求真.轿车保险杠系统的结构型式及其法规要求[J].汽车研究与开发,1997(1):37-39.[2] 豪彦.汽车的低速碰撞[J].环保与安全,2003,24:28.[3] 葛如海,王群山.汽车保险杠碰撞的数值模拟[J].江苏大学学报,2005,26(4):308.[4] 徐文岷.汽车碰撞过程的有限元数值模拟[D ].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2007:25-26.[5] 石亦平,周玉蓉.A BAQ U S 有限元分析实例详解[M ].北京:机械工业出版社,2008:54.BUMPER CRASH SIMULATION STUDY AT LOWSPEED ON ABAQUSGONG Yan -x ia, SHEN Xiao -hong, N IE Xue -jun(College of Mechanical Engineering,Beij ing T echnology and Business University ,Beij ing 100048,China)Abstract:Based on a car,for example,the bum per system and the three -dimensional simulation model of impacter were set up by a three -dimensional modeling software CATIA,H ypermesh w as used as the pre -processing softw are and the finite element analysis softw are ABAQUS w as used as the solver.Ac -cording to the European regulation of ECE -R42,w hich requires to carry out the front low -speed coll-i sion simulation analysis to the front bumper of the car,the entire bumper system deformation and stress distribution were found out during this collision process.Therefore,the experience of setting the simulation model was summarized during the analysis of the simulation result,w hich was an important reference for the further study of the bumper and vehicle collision simulation.Key words:bum per system ;crash at low speed;finite element analyse(责任编辑:檀彩莲)36北京工商大学学报(自然科学版) 2009年5月。
轿车保险杠系统低速正面碰撞性能的仿真研究
轿车保险杠系统低速正面碰撞性能的仿真研究
李平飞;巢凯年
【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(024)003
【摘要】在汽车低速碰撞过程中,保险杠系统对汽车的碰撞安全性起至关重要的作用.文章运用加速度平均值、最大加速度和加速度均方根值及变形量,分别对概念吸能型保险杠系统与普通型保险杠系统进行低速情况下的正面碰撞仿真,评价两者的碰撞性能.仿真结果显示,概念保险杠系统的碰撞性能明显优于普通型保险杠系统.于此,作者对该保险杠系统的进一步改进提出了建议.
【总页数】4页(P26-28,36)
【作者】李平飞;巢凯年
【作者单位】西华大学交通与汽车工程学院,四川,成都,610039;西华大学交通与汽车工程学院,四川,成都,610039
【正文语种】中文
【中图分类】U469.11;U467.1
【相关文献】
1.保险杠壁厚对低速碰撞性能的影响研究 [J], 许津;宋年秀;胡韶文;刘鹏
2.为提高低速碰撞性能的轿车保险杠吸能盒结构优化 [J], 孙成智;曹广军;王光耀
3.保险杠低速碰撞性能仿真研究 [J], 章正伟
4.汽车保险杠正面低速碰撞仿真研究 [J], 万长东;巢凯年;赵侠
5.货车保险杠低速碰撞性能仿真 [J], 张立;钱立军;吴阳年
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汽车碰撞模拟仿真分析在车辆前碰撞安全性能评估中的研究
汽车碰撞模拟仿真分析在车辆前碰撞安全性能评估中的研究随着汽车行业的迅猛发展，车辆安全性能成为消费者选购汽车时的重要因素之一。
在车辆碰撞安全性能评估中，汽车碰撞模拟仿真分析技术得到越来越广泛的应用。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真分析在车辆前碰撞安全性能评估中的研究。
一、引言车辆前碰撞安全性能评估是指在车辆碰撞事故发生前，通过模拟仿真分析来评估车辆的碰撞安全性能。
此过程可以帮助厂商和研发人员预测车辆在不同碰撞情况下的性能表现，以便优化车辆设计和提高车辆的碰撞安全性。
因此，汽车碰撞模拟仿真分析技术的发展对于汽车行业的发展具有重要意义。
二、汽车碰撞模拟仿真分析的一般步骤汽车碰撞模拟仿真分析一般包括以下几个步骤：建模、材料特性定义、碰撞仿真、结果分析和优化设计。
1. 建模首先，需要根据车辆的几何形状和结构进行三维建模。
可以使用计算机辅助设计软件（CAD）来完成这一步骤。
建模的目的是为了得到一个准确的模型，以便后续的仿真分析。
2. 材料特性定义在进行碰撞仿真时，需要为车辆中的各个部件定义材料特性。
包括材料的硬度、强度、断裂韧度等参数。
这些参数对于准确评估车辆在碰撞中的性能表现非常重要。
3. 碰撞仿真碰撞仿真是整个分析过程的核心步骤。
在这一步骤中，将设定仿真条件，并进行碰撞仿真计算。
仿真软件会根据初始条件和碰撞模型，计算出碰撞过程中车辆各部件的应力、应变等关键参数。
4. 结果分析通过结果分析，可以了解车辆在碰撞中各个部件的受力情况以及整个碰撞过程中的能量吸收情况。
这些结果有助于评估车辆的碰撞安全性能，并为后续的优化设计提供依据。
5. 优化设计根据碰撞仿真分析的结果，可以发现车辆的弱点和不足，并进行相应的优化设计。
例如，通过修改车辆结构、增加材料的强度等方式，提高车辆的碰撞安全性能。
三、汽车碰撞模拟仿真分析的优势和挑战汽车碰撞模拟仿真分析技术具有以下几个优势：1. 成本效益与传统碰撞试验相比，汽车碰撞模拟仿真分析技术具有较低的成本。
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乘用车前保险杠低速碰撞性能的仿真与试验研究汽车在拥挤路段容易发生低速碰撞和刮蹭,在事故中极易受到损伤的就是汽车前保险杠。
这对汽车保险杠的力学性能提出了较高要求。
国内外汽车生产厂商,特别是汽车外饰零配件厂商对保险杠的研发投入不断增加,国内外的专家学者对保险杠在碰撞过程中所表现出的耐冲击性也进行了不断地研究和探索。
因而,对乘用车的前保险杠在碰撞过程中表现出来的动力学特性以及吸能特性进行研究有着非常重要的意义。
本文对国内外汽车保险杠低速碰撞性能研究方法以及发展状况进行总结和分析,在此基础之上依据我国国家标准《GB
17354-1998汽车前、后端保护装置》确定了仿真和试验分析方案,利用Hypermesh 软件对前保险杠的CAD模型进行抽取中面、几何清理并完成有限元网格的划分,然后导入Abaqus中完成模型装配,并对有限元模型完成截面属性的定义、连接关系的设置、接触关系和接触算法选取以及沙漏能控制的设置,依据仿真分析方案对有限元模型进行了边界条件的设置,建立了包括前保险杠总成、吸能泡沫、防撞梁、试验胎具、台车和摆锤在内的低速碰撞仿真模型。
分别以4km/h和2.5km/h 的撞击速度对前保险杠系统进行对中碰撞和车角碰撞的仿真分析。
根据仿真结果,对保险杠在低速碰撞条件下的碰撞变形、应力分布、碰撞接触力以及吸能特性等进行了详细的分析。
结果表明:计算得到的各项指标变化规律符合实际情况,验证了该模型的正确性。
根据试验方案完成了保险杠低速碰撞的台架试验,分别测量了对中碰撞和30°车角碰撞过程中摆锤与台车的加速度曲线,进而获得了它们的速度和碰撞接触力。
将试验结果与仿真结果进行对比,对试验与仿真结果之间出现的误差进行了分析。
结果表明,利用有限元方法对保险杠低速碰撞进行仿真分析可以较好的模
拟台架试验。
其中对中碰撞试验的加速度、速度和碰撞接触力等信号的变化趋势和数值结果基本符合,但在车角碰撞试验中台车振动较大导致结果与仿真结果差别较大。
本文以仿真分析为工具,以台架试验为验证手段,获得了乘用车保险杠的低速碰撞力学特性,为保险杠优化与设计提供了数据支持和研究思路。