轿车侧面碰撞仿真分析

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1、第五届中国CAE工程分析技术年会论文集轿车侧面碰撞仿真分析李年卫邵俊健牛亚军鲁慧才（浙江吉利汽车研究院有限公司浙江临海317000）摘要：运用HyperMesh软件，对某款轿车建立侧面碰撞有限元模型，根据C-NCAP侧面碰撞法规要求，进行侧面碰撞CAE仿真模拟，为随后进一步结构优化奠定基础。关键词：CAE;侧面碰撞;计算机仿真SimulationAnalysisofVehicleSideImpactLiNianweiShaoJunjianNiuYajunLuHuicai（ZhejiangGeelyAutomobileInstituteCo.LtdLinhaiZhejiang317

2、000）Abstract：ThefinitemodelforacertainautomobilewascreatedwiththesoftwareHypermesh.AccordingtotheC-NCAPsideimpactrules,thesimulationanalysiswasfinished,anditestablishedthefoundationforfurtherstructureoptimization.Keywords：CAE；sideimpact；computersimulation1引言研究汽车安全性最准确可靠的方法是汽车碰撞试验，由于碰撞过程复杂，设计与

3、开发周期长，试验费用高，因此通过对汽车碰撞进行计算机仿真分析来指导和部分取代试验工作，成为[1]汽车安全性研究的一种趋势。目前在汽车被动安全研究领域,应用比较广泛的理论和计算方法是由美国LawrenceLibermore国家实验室在20世纪70年代研究提出的有限元分析理论。根据有限元分析的基本理论,首先对CAD模型进行前处理,然后划分网格,最后对其进行CAE仿真分析。文中采用HyperMesh和LS-DYNA软件，以某轿车侧面碰撞计算机仿真为例，为提高轿车碰撞安全性研究提供参考。2C-NCAP侧面碰撞测试方法2.1侧面碰撞试验条件C-NCAP侧碰试验如图1所示690第五届中国CA

4、E工程分析技术年会论文集图1可变形移动壁障侧面碰撞试验汽车可变形障碍壁的纵向垂直中心平面与通过试验车碰撞侧的前排座椅R点的横向平面一致，误差在±25mm内。汽车可变形障碍壁在碰撞时的速度应是50±1km/h。该速度应在相碰前至少0.5m处稳定下来。在驾驶员位置放置1个ESII型假人,用以测量驾驶员位置受伤害情况[6]。2.2侧面碰撞试验评价指标侧面碰撞中，一般通过测量B柱对应假人各部位的侵入量及侵入速度考查车身结构。各测量点如下表一车身结构目标测量点位置目标B柱顶端侵入量50mmB柱侵入量150mm门槛侵入量70mmB柱侵入速度7.5m/s3仿真分析模型建立3.1整车有限元模型的

5、建立首先运用HyperMesh软件对导入的整车CATIA数模进行有限元模型的建立，最后生成K文件。本文采用薄壳单元划分板金类零件网格,采用刚体单元划分门锁、铰链、安全带支架等车身附件。根据建模需要，把整车划分七大部分：白车身本体总成，开启件总成，底盘系统，附件总成，动力总成，内外饰总成，电器总成。各个总成又相应划分子结构。从计算精度方面考虑，单元尺寸越小，计算精度越准确，但是，单元尺寸越小，单元和节点的数量越多，从而增大计算规模，增加计算时间，甚至造成计算机配置不足。根据经验，整691第五届中国CAE工程分析技术年会论文集车有限元模型单元的尺寸控制在5mm-10mm的范围内。车身

6、板金件有许多定位孔及工艺孔,尤其对于小圆孔,如果不做简化处理,其周围的网格质量会很差,造成仿真过程中的计算量增大或错误,影响仿真结果,因此直径小于7.5mm的圆孔都可以忽略。对于一些刚性较大、碰撞过程中几乎不变形吸能的零件，也将其定义为刚体，如发动机、变速箱、转向器、车门铰链部分等。根据以上要求建立的整车有限元模型如图2所示：模型中包括六面体单元、壳单元、梁单元、杆单元、弹簧单元和阻尼单元。图2整车有限元模型3.2移动壁障有限元模型的建立根据法规要求，建立侧面碰撞移动壁障有限元模型，图3所示图3侧面碰撞移动壁障总质量950±20kg；前后轮距宽1500±10mm；轴距3000±1

7、0mm；重心位于纵向中心垂直平面内10mm处，前轴后面1000±30mm处；撞击器由独立的相互连接着的块组成，可变形的撞击区域宽1500±10mm，高500±5mm，撞击区距地面间隔在撞击前静态下为300±5mm，有6个形变单元，分成两行，三个一行。所有单元有同样的高度250mm±3mm和同样的宽度250±5mm；上面的一行单元厚度为440±5mm，下面的一行单元厚度为500±50mm；撞击器的材料必须是蜂窝铝。3.3整车侧面碰撞仿真模型建立在HyperMesh软件中建立整车侧面