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1、第4卷第2期安全与环境学报Vol.4No.22004年4月JournalofSafetyandEnvironmentApr.2004文章编号:100926094(2004)0220068203用板壳单元,还精确地建立了发动机、变速箱、副车架、散热器、保险杠、转向机构等对碰撞影响较大的底盘构件的有限元模带乘员及约束系统汽车型,采用运动副和铰模拟车轮的转动和跳动。为符合真实的结构特性和节省计算时间,将其中某些刚度特别大或在碰撞中变X正面碰撞的有限元法仿真研究形很小、且几乎不影响计算结果的部件定义为刚体,如发动机
2、、车身B柱以后的部分。王宏雁,肖凡采用法国ESI公司的PAM2SAFE软件建立乘员及约束系(同济大学汽车学院,上海200092)统模型。假人使用PAM提供的50%混合III型假人模型。该模型是当前具有代表性的多刚体-有限元混合模型,即在胸部采摘要:采用计算机模拟的方法,对国产某轿车发生正面碰撞时,乘员用可变形的有限元单元建模,这样就可以得到碰撞中的胸部变在佩带三点式安全带的约束状态下的运动响应进行研究,从乘员的运动形量。由于只在胸部采用了有限元建模,有效控制了单元数量,响应情况、乘员舱的变形情况、假人的HI
3、C值等几个方面分析了该车型所以在能够得到相关人体响应的同时也保证了较高的计算效的乘员保护安全性能。模拟结果表明,该车达到了安全法规的要求。并率,这也是多刚体-有限元混合模型的优势所在。探讨了运用有限元法对带乘员及约束系统的整车正面碰撞的计算机模座椅模型分骨架和座垫(包括靠背)2部分建模。其中座垫拟方法。采取体单元和壳单元联合建模,即在体单元外面包上一层壳单关键词:车辆工程;乘员运动响应;正面碰撞;计算机模拟;汽车安全元,外面的壳和里面的体单元采取共用节点的方式相互连接。中图分类号:U461191文献标识码:
4、A溃缩式转向柱分上下两截套筒建模。这样使得上下两部分0引言在受到超过限定标准的轴向力时会发生溃缩,以模拟实际情况。汽车被动安全性研究最可靠的方法是进行实车碰撞试验。根据实际的车身结构参数,确定假人的H点和踵点位置。但实车碰撞试验费用昂贵、周期长,不具备可重复性,不能作为对于安全带装置,同样根据实际的安全带定位参数来确定卷收车型开发过程中使用的唯一手段。而运用计算机模拟碰撞恰好器(RETRACTOR)、肩带锁扣(SHOULDERSLIPRING)、带扣可以弥补这些缺陷,并且能够在设计初期预测车辆的安全性(BU
5、CKLESLIPRING)、固结锚点(ANCHOR)的相应位置,并能,达到较高的精度,指导车身结构的设计。依据实际数据定义各元件的参数。在卷收器和肩带锁扣之间的车辆碰撞的计算机模拟是随着高性能计算机的出现以及安全带采用杆单元,单元大小为0.1m。与胸部和腹部接触的安碰撞理论、材料理论、有限元理论、多刚体系统理论的深入完全带部分采用四边形薄膜单元,织带宽度为50mm,横向两排善,自20世纪80年代后期迅速发展起来的。国内在车辆碰撞计单元。然后根据实际安全带的材料特性分别定义安全带杆单元算机模拟方面的研究始于9
6、0年代中期。部分和薄膜单元部分的材料。本文采用计算机模拟方法,对某国产轿车发生正面碰撞计算模型中的接触类型主要使用PAM中的36号(SELF时,乘员在佩带三点式安全带的约束状态下的运动响应作分CONTACT)和33号(SURFACETOSURFACE)接触。其中车析,考察发生碰撞时,该车辆对舱内乘员保护方面的安全性能。[2]身采用36号接触,假人与约束系统间采用33号接触。目前在我国对于乘员保护的计算机模拟,一般只对乘员的整个模型包括139129个板壳薄膜单元,2955个体单元和约束系统采用多刚体运动学分析
7、,进行模拟。本文将乘员约束15个杆单元。系统安放在整车中,采用有限元方法进行,这样就能更真实、完按照CMVDR294中正面碰撞试验的规定,在车辆正前方整地模拟出碰撞时乘员的运动响应,从而作出更直观、可靠的设置与车辆纵向轴线垂直的刚墙,以模拟真实试验中的壁障。评价。刚墙质量定义成无限大。另外在XY平面上建立一个刚墙以模1乘员安全保护性能的评价方法拟地面。赋予整个计算模型在Z轴上的重力加速度曲线,在X轴的一个50kmöh的初始速度。整个计算时间设置为150ms,正面碰撞过程中乘员的运动状况是评价整车碰撞性能必步
8、长为5ms,采用PAM2CRASH进行模拟计算。须考虑的重要因素。不理想的乘员运动响应,例如乘员的头部与车身内部的坚硬部件发生碰撞,或转向柱的过度后移与乘员3计算结果分析身体发生挤压,即使伤害指标的测量值较低,也可能导致较为在研究过程中,根据规定的试验速度首先对模型进行80严重的伤害发生。这类伤害的发生与约束系统的性能密切相ms的试算,取得80ms时B柱减速度曲线,并与试验曲线进行关。比较(见图1)。良好的乘员保
