汽车正面碰撞仿真建模与分析作业指导书.docx

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汽车正面碰撞仿真建模与分析作业指导书

1主题内容和适用范围

1.1本标准规定了零部件几何模型处理的基本方法；

1.2本标准规定了零部件有限元模型的命名方法；

1.3木标准规定了口车身与底盘有限元模型的网格划分与检测的基木方法；

1.4本标准规定了白车身与底盘有限元模型的焊点、螺栓、钏钉连接的基木方法；

1.5本标准规定了汽车正面碰撞仿真分析的基本参数设置、操作流程、评价方法。

1.6本标准适用于Ml类车辆正面碰撞仿真分析。

2引用标准

2.1CMVDR294——关于正而碰撞乘员保护的设计准则

2.2GB11557-1998——防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定

3术语

3.1整车质量——整车整备质量+两位法定假人质量

3.2HIC——头部性能指标

3.3ThPC——胸部性能指标

3.4FPC人腿性能指标

3.5保护系统——用来约束和保护乘员内部安装件及装置

4零部件几何模型的处理

在UG中处理口车身数模，需检查各总成内部零件的干涉和各总成之间的干涉，同时对一些缺失的面和有质量问题的而进行修补。

对

于对称件，可先去掉一半。

具体操作可参照样车的实际结构进行必要的几何处理（见附录-1）

5零部件有限元模型的命名方法

模型处理好后，将各零件以iges格式分别输出，并以三维数模对应的零件号命名。

6有限元网格划分标准

6.1整车网格尺寸规定

6.1.1对于B柱之前的零件，单元尺寸初步定在8-12mm,可根据零件的复杂程度适当的减小尺寸，但是决不能小于5mm,其间需考虑单元的过渡（如顶盖，地板等结构），以确保网格连续、平滑、均匀、美观；对于B柱之后的零件，可适当增大网格尺寸，初步定在20-30mm；

6.1.2对丁倒角，半径小于5mm时可删去，半径在5-10mm之间时划分一个单元，半径大于10mm时划分两个单元；

6.1.3对于孔，半径小丁5mm时可删去，半径大于5mm时应保证孔边沿上至少有4个节点；

6.1.4对于对称件，网格划分完后镜像生成完整的网格模型。

6.2网格检查标准

检查参数

单元类型

界限

最低界限

满足程度

Length

所有单元

大于10mm

5mm

必须

Aspectratio

面单元与体单

小于4

5

必须

元

Internalangle

四边形单元

45°-135°

30°-150°

必须

三角形单元

30°-120°

25°-130°

必须

Jacobian

大于0.75

0.6

必须

Warpage

小于10

12

必须

Taper

小于50%

尽量

Skewing

四边形单元

小于30°

尽量

三角形单元

小于20°

尽量

三角形单元总

数

面单元

小于8%

10%

必须

7整车有限元模型装配

各零件的网格文件以bdf文件格式输出，然后分别导入有限元前处理软件中（导入时应分组，并以相应零件号命名），生成整车有限元模型。

8焊点，螺栓和钏钉的连接

8.1点焊

8.1.1在零件翻边上应考虑划分两排单元，对不符合长度要求的单元进行必要的调整，点焊位置根据车身部提供的焊线（或焊点）确定（如有焊线，在划分网格时需考虑焊线及焊点位置，具体方法见附录-2）,如没有车身焊线，可直接参考样车确定具体位置，如也没有样车参考，可按40-60mm的间隔连接焊点；

8.1.2点焊连接可采用刚性单元RBE2或bar单元,如采用RBE2,应注意对于多层焊接应使用一个RBE2o如采用bar单元，应避免两个或多个bar单元连在同一个节点上，同时使用单独的组来放置bar单元以便于检查和以后对单元特性进行修改；

8.2线焊

建议采用节点重合处理，这要求在划分网格时，需预先确定焊件对的对应节点位置，即保证对应节点的连线与焊件表而垂直。

也可将线焊对应的位置用bar单元或RBE2一对一连接起来；

8.3螺栓

采用bar单元或RBE2连接。

对于直径小于10mm的螺栓，可采用1个bar单元或RBE2表示。

对于直径大丁10mm的螺栓，可先在螺栓孔中间添加一个节点，然后使用bar单元或RBE2将该节点与孔周围的节点连接起来；

8.4钏钉

可借鉴螺栓的连接方式。

9碰撞仿真分析的操作流程和基本参数设置

9.1操作流程

导入整车有限元模型，检查整备质量与各总成质量，校核质心位置，设置基本参数，保存为计算文件并进行计算，然后参照评价标准对结果进行评价，找出结构上存在的问题并提出优化方案（见附录4—汽车正面碰撞仿真分析和优化流程）。

9.2基本参数设置

根据较链的形式和实际位置添加餃链，并根据总布置提供的胎压设置轮胎内压，碰撞初始速度设置为50kin/h，添加障碍壁与整车接触，根据客户提供的约束系统参数设置相应参数（如安全带的形式、材料与控制参数；安全气囊的折叠形式、材料、体积、充放气压力曲线或质量流曲线、点火控制参数），并设置求解控制参数和所需的输出结果。

10评价方法

按照正而碰撞法规CMVDR294进行评价，主要评价指标见附录3。

11分析结果输出

11.1输出内容

整车分析输出内容包括照片、图表、曲线、动画、分析模型与分析报告。

11.2输岀要求

11.2.1报告格式应符合公司有关规定

11.2.2参数单位应采用一致的单位系统。

11.2.3线图清晰，对相关的数据在图表中的含义和作用作简略的说明

10.2.4数据应正确、完整，结论应明确。

汽车零部件几何模型处理细则:

对于此种翻边结构：

当翻边高度小于4mm时就将翻边去掉。

当翻边高度大于4mm时就将翻边拉伸到允许的最小单元尺寸大小。

可以在划分单元后适当的增大圆孔的半径，使最小单元尺寸满足要求。

当划分网格时，如焊线（或焊点）己确定，那么可在hypermesh中装配白车身模型，此时需建立对应零件号的component,并设置好每个component的颜色（注：

材料无需建立），将igs文件导入对应的hypennesh\component中。

1.选择component,使当前的component为焊点对应的component,使用Geom\surfaceedit\trimwithline命令将翻边沿焊线切成两半。

2.在翻边焊线上，根据焊点位置产生硬点（使用Geom\geomcleanup\fixedpoints\add命令或Geom\createnodes\atpoint命令或2D\automesh\cleanup\addpoint命令），如没有焊点位置，可根据焊线长度反算出需要几个节点（焊点间隔定为40-60mm）,使用Geom\createnodes\online命令生成相应个数的节点。

3.变换当前component至对焊的零件（最好也将翻边沿焊线切开），使用在tool\project\toline或tosurface或2D\automesh\projtoedge命令，将己生成的节点或硬点投影到对应的焊线或焊接而Jt（选择surfacenormal选项）。

4.焊线和焊点建好后，就可根据零件的位置划分网格了。

《关于正而碰撞乘员保护的设计规则》■…一CMVDR294

头部性能指标HIC值W1000：

胸部性能指标（ThPC）W75mm

大腿性能指标（FPC）WlOkN

转向管柱后移量和上移量不超过127mm

碰撞过程中，车门不得开启，前门的锁止系统不得锁止；碰撞后，不使用工具，每排座位处至少有一个门能够打开

碰撞后安全带在60N的力下应能打开

碰撞后油箱不漏油，如漏油，泄漏速率不超过30g/min

HIC值计算公式

叫｛［厶耿）叽-皿＜皿

汽车碰撞仿真分析与优化流程: