碰撞分析实例Word格式文档下载.docx

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（2）定义接触

在前碰过程中，车辆中不同的部件、障碍墙、假人会发生自身和相互接触。

因此，要定义接触面来表现这些相互关系。

前碰中一般要定义下列接触：

1）将整个车辆定义为一个单一接触面；

2）在硬的和软的材料间定义接触面，例如座垫泡沫与结构；

3）要监测相互作用的部件，例如轮胎与门槛、燃油箱与周围部件；

4）假人与方向盘、仪表板、座椅、安全带、气囊、内饰、结构间的接触面应分开定义；

5）气囊和结构间应定义接触面；

6）局部边与边的接触。

所有的接触类型用自动接触。

接触面可以是节点集、单元集、part集、segement等，也可用BOX选取需要定义接触的区域。

（3）定义壁障与地面

一个固定的无限大的平面刚性墙barrier用于模拟壁障。

刚性墙的定义要注意以下几点：

1）墙位于距离车辆最前端前1mm处（留出前保险杠的厚度），其法向量与车辆行进方向相对，即X轴的正方向；

2）将车辆前部可能与墙接触的节点定义为从节点集nodestobarrier，注意不要包括刚性墙上的节点；

3）定义滑动摩擦系数为0.6。

一个固定的无限大的平面刚性墙ground用于模拟地面。

1）墙位于距离车辆最底部下1mm处（留出轮胎的厚度），其法向量沿车的高度方向，即Z轴的正方向；

2）将地面到车轮中心以下的节点定义为从节点集nodestoground，注意不要包括刚性墙上的节点；

3）定义滑动摩擦，摩擦系数为0.3。

（4）定义重力

整个模型都要施加重力，包括车辆与假人。

首先将要施加重力所有部件定义为一个part集partsforgravity，再定义重力加速度随时间变化的曲线，最后定义相应关键字，并选取已定义的part集和重力加速度曲线。

（5）定义初速度

碰撞车辆的所有节点要定义沿车辆行进方向（X轴负向）的初速度，在模型中该初速度应该设为-13888.9mm/s（50km/h）。

（6）定义输出力的截面

在图8-4所示的各处定义截面，关键字为*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE。

图1-1前碰截面力测量位置示意图

各截面的位置说明见表1-1。

表1-1前碰截面力测量位置说明

序号

截面部位

1

前纵梁前端

2

前纵梁发动机悬置前

3

前纵梁根部

4

前副车架前端

5

前副车架后端

6

前副车架安装支架

7

上纵梁（shotgun）

8

A柱

9

顶侧梁

10

门槛/车架前端

11

门槛/车架后端

12

前底板纵梁

13

中通道

14

前门窗框梁

15

前门防撞梁

16

整个前门

（7）定义控制与输出卡片

正面刚性墙的碰撞模拟时间一般设定为0.09～0.12秒。

本例中设为0.12秒。

1.1.2正面碰撞后处理

后处理主要考察的内容包括车辆变形情况、结构响应、历史曲线等。

（1）车辆变形模式

研究整车，前保险杠、前碰撞吸能盒、前纵梁、上纵梁（shotgun）、A柱、门槛、前底板纵梁、中通道、前车门、（副）车架等关键区域的变形序列与变形模式。

可以用变形图、动画、VonMises应力和塑性应变等形式直观地表示。

要显示的部件及视图如下：

1）整车各视图；

2）顶视图、侧视图显示保险杠、吸能盒、前纵梁；

3）顶视图、侧视图显示前（副）车架；

4）侧偏前显示前舱主要构件；

5）侧偏后显示乘客箱主要构件（防火墙、前底板纵梁、门槛、A柱）；

6）车门腰部加强梁、防撞梁及其连接板；

7）座椅结构；

8）动力总成与转向系和车身的接触区域；

9）底视图显示燃油箱及其周围部件。

（2）车辆变形量

测量以下变形量：

1）前门框在腰部和门槛处的宽度减小量曲线；

2）转向管柱上跳量、后移量、横向位移曲线；

3）制动踏板上跳量、后移量曲线；

4）油门踏板上跳量、后移量曲线；

5）前挡板侵入量曲线。

其中，前挡板侵入量的具体测量部位包括：

a）脚后跟上部200mm的驾驶员中心线处；

b）脚后跟上部200mm的车辆中心线处；

c）脚后跟上部200mm的乘客中心线处；

d）驾驶员脚踏板；

e）油门踏板在车辆纵向的投影处；

f）制动踏板在车辆纵向的投影处；

g）乘客左脚处；

h）乘客右脚处。

（3）车辆的运动特性

绘制各加速度测量点的“加速度－时间”和“加速度－位移”变化曲线，采用SAE60滤波。

图1-2是在实例的左、右车架和底板中间测量的车辆加速度曲线。

a）加速度－时间曲线b）加速度－位移曲线

图1-2车辆加速度曲线

绘制车辆（B柱根部测量点）的速度、位移随时间的变化曲线，见图1-3、图1-4。

图1-3车辆速度曲线图1-4车辆位移曲线

（4）能量分布

绘制保险杠、碰撞吸能盒、前纵梁、上纵梁（shotgun）、防火墙、前底板、（副）车架等主要吸能部件的内能随时间的变化曲线。

图1-5是实例的保险杠和车架的吸能曲线。

图1-5吸能曲线

（5）载荷传递

绘制各截面的载荷随时间的变化曲线，采用SAE180滤波。

图1-6是实例左、右车架各处的截面力，截面的具体位置见模型。

（6）车辆与壁障的作用力

绘制车辆与壁障的作用力曲线，采用SAE180滤波，见图1-7。

图1-6截面力曲线图1-7车辆与壁障的作用力曲线

后处理完成后，分析比较各种数据，对车辆的结构性能做出评价，并提供改进设计建议。

8.2侧面碰撞分析

目前侧面碰撞保护也主要有两类，一种是移动可变形壁障（MDB）碰撞，如FMVSS214、IIHS、ECE95/EuroNCAP；

另一种是刚性柱撞，如FMVSS201、EuroNCAP。

尽管这些试验在试验设置和评价上不尽相同，但其主要目的都是为了使乘员在碰撞事故中得到保护，以及评价车辆结构性能。

车辆结构性能包括燃油系统完整性、在试验过程中车门不能打开或与车脱离、侧围与车门的侵入量和侵入速度、碰撞后B柱内侧到座椅的距离、碰撞后能打开足够多的门。

这里介绍车辆侧碰结构性能分析。

通过分析，在合理的精度下，能够预测B柱与车门的侵入量和侵入速度、气囊传感器和控制模块布置点的加速度波形、能量分布、载荷的传递、特殊的变形模式、乘员的伤害值等。

侧碰分析按FMVSS214规定的碰撞要求为例进行说明。

2.1侧面碰撞建模

侧面碰撞建模应先完成车辆模型、座椅模型、乘员模型、移动可变形壁障模型，再将各系统集成为一个完整的模型。

车门要详细建模，应包括内饰部件、玻璃升降系统，铰链与门锁要仔细处理。

如果有的话，门内饰中的泡沫填充物材料特性需要指明应变率，可以使用与碰撞速度相近的材料试验的试验数据；

为防止计算不稳定，泡沫避免细的网格，并使用固连接触“粘”到主面上。

侧碰模型的质量匹配、重力定义、控制与输出卡片与前碰模型类似，不再赘述，下文仅说明后碰建模的特别之处。

（1）定位假人模型

按试验要求将假人定位到正确位置。

假人模型的精确定位很重要，即使数毫米的差别就可能会在响应上有很大变化。

（2）定位壁障模型

FMVSS214壁障定位基于车辆的轴距，而欧洲是基于乘员参考点（R点）的。

壁障的位置满足条件：

1）放置于驾驶员一侧；

2）被撞面平行于车辆的纵向平面，壁障的纵向切面通过碰撞参考线；

3）壁障撞击试验车左（右）侧时，它的所有轮子与其纵向切面向右（左）成27±

角；

4）最前端可变性部分的下端面距地面的距离为279mm；

5）碰撞块与被撞车辆外表面的距离为1mm（要考虑壳单元的厚度）。

FMVSS214规定轿车按下面的要求标定一条铅锤线作为碰撞参考线：

a）对轴距为2896mm或更小的轿车，碰撞参考线在轮距中心向前940mm的位置。

b）对轴距大于2896mm的轿车，碰撞参考线在轮距中心向后508mm的位置。

（本例车辆的轴距为2907mm，因此根据b）确定碰撞参考线。

（3）定义地面

地面的定义方法与前碰相同。

车辆的“地面”与移动壁障的“地面”要分开定义，车辆与地面的摩擦系数设为0.6，移动壁障与地面的摩擦系数设为0.3。

（4）定义接触

为表现不同的部件及系统间的相互作用，侧碰中一般要定义下列接触：

3）要监测相互作用的部件，例如座椅与侧围和车门、燃油箱与周围部件；

4）假人与座椅、安全带、气囊（帘）、内饰、结构间的接触面应分开定义；

6）局部边与边的接触；

7）车与移动壁障的接触。

车与移动壁障的接触中，车为主、壁障为从。

先定义part集partsforcontact_vehicle-MDB，选取车辆上可能与移动壁障接触的部件，再在壁障与车之间定义接触contact_vehicle-MDB。

法规要求碰撞时被撞击车辆静止，移动壁障的速度为53±

1km/h。

移动可变形障碍物的所有节点要定义沿整车坐标系X、Y方向的初速度，X方向的初速度为6797mm/s，Y方向的初速度为13410mm/s。

先将移动壁障上的所有节点（注意不要包括刚性墙上的节点）定义为一个节点集nodesforvelocity，再定义以下卡片：

在图2-1所示的各处定义截面。

图2-1侧碰截面力测量位置示意图

各截面的位置说明见表2-1。

表2-1侧碰截面力测量位置说明

顶侧梁前端

顶侧梁后端

B柱顶端

B柱腰线

B柱底端

门槛/车架中部

第1根横梁

第2根横梁

第3根横梁

第4根横梁

（7）定义求解时间

移动可变形壁障侧面碰撞的模拟时间一般设定为0.08～0.10秒，本例中设为0.10秒。

2.2侧面碰撞