MADYMO耦合功能在ECER95侧碰分析中的应用

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1、MADYMO耦合功能在ECER95侧碰分析中的应用作者：孙奕黄宁军摘要：近年来，LS-DYNA/MADYMO耦合分析方法在汽车碰撞分析领域被广泛应用。耦合功能结合了LSDYNA和MADYMO两种分析软件各自的长处，给工程师提供了新的分析途径。本文介绍了耦合方法在新车开发分析中的应用，选取的工况是ECER95(中国即将在2006正式颁布的侧碰法规)。此外还与完全采用LS-DYNA的模型分析作了比较并简单介绍了提高侧碰安全性的改进策略。简介LS-DYNA和MADYMO是汽车业界通用的结构耐撞性和乘员安全性分析软件。利用这两个软件的各自优势的耦

2、合功能(LS・DYNA/MADYMOCoupling),随看MADYM06.0和LS・DYNA970版本的发布，也相应扩展了(extendedcoupling)。ADYMO模型和LS-DYNA模型之间接触力的计算，改进了原来的算法，采用了MADYMO的接触算法[1]0软件用户们也于是纷纷开始把扩展的耦合功能应用在正面碰撞(包括偏置碰撞)和侧碰分析'P[2]o不少汽车公司也在将其应用在汽车开发流程中[3][4]O本篇论文主要介绍LS-DYNA/MADYMO耦合功能在泛亚汽车的应用情况,分析选取的侧碰工况参照即将于明年(2006)实施的•

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4、国侧碰法规。中国侧碰安全法规我国强制执行的汽车碰撞法规，到目前为止只有100%正血碰撞即GB11551o而在发生的交通事故川，由侧面碰撞造成人员的死伤占20%以上。屮国的汽车侧碰法规急待推出和实施。以欧洲侧碰安全法规ECER95为蓝本的中国汽车侧碰安全国家标准《汽车侧面碰撞的乘员保护》ECER95[5],将于明年2006止式颁布实施。如图4试验布置所示，在碰撞试验中，前排驾驶员座放置EuroSID-l/ll假人。移动变形壁障重量为950±20kg,它以50±1km/h的速度垂直撞向试验车辆。移动变形壁障的纵向中垂面与试验车辆上通过碰撞前排

5、座椅R点的横断垂面之I、可的距离应在±25mm内。移动变形序障的中心线和fir排座綺的r点图1ECER95试验布置碰撞试验后假人的伤害指标必须要满足以下要求:1.头部性能指标(HPC)<1000,或“无头部接触”2.胸部性能指标：2.1肋骨变形指标(RDC)<42mm2.2粘性指标(VC)<1.0m/s3.骨盆性能指标：耻骨结合点力峰值(PSPF)<6kN4.腹部性能指标：腹部力峰值(APF)<2.5kN的内力(相当于4.5kN的外力)。其他需要满足的要求可以详细参考［5］。耦合模型的建立如何建立LS-DYNA/MADYMO耦合模型，在文

6、献⑶和用户手册中⑹［7］有详细的介绍。由于LSDYNA提供了丰富的材料模型，通常整车模型和移动变形壁障采用LS-DYNA的有限元模型。而假人和侧面气囊或气帘则可以选用MADYMO的多刚体模型和有限元模型。不过正是由于耦合功能，使得选取哪个软件的模型变得更灵活，车身上的子部件也可以根据需要选用MADYMO模型。这里不详细讨论建立模型的过程，只是结合经验介绍一些关键词的作用：1.*Control_Coupling：用来转换LS-DYNA和MADYMO的单位制。因为LS-DYNA和MADYMO常用的单位制不一样。LS-DYNA常用的是mm,ms

7、,kg；MADYMO默认用的是国际单位m,s,kg。2.*Contact_Coupling：这里定义的是可能和MADYMO模型发生接触的LS・DYNA模型。因为在这里定义的部件都会显示在KN3文件中，所以为了后处理的显示效果，也可以加上壁障等不涉及接触的部件，以加强视觉效杲。3.注意MADYMO模型屮接触类型的定义。因为耦合计算屮采用的是MAIDYMO接触算法，发现使用CONTACT_FORCE.KINEMATIC,会使计算不稳定。根据经验，接触类型可以选取CONTACT_FORCE.CHAR、CONTACT_FORCE.PENALTY或

8、CONTACT_FORCE.ADAPTIVE中的一种。4.安全带模型并不包括在整个模型屮。根据作者现有经验，安全带在侧面碰撞中对假人伤害值的贡献不大。耦合模型建立后如图2：假人选用的是MADYM0的ES-2；整车和移动变形壁障是LS-DYNA模型。图2建立的耦合模型计算比较和侧碰性能的改进采用耦合比单纯用LS-DYNA模型(整车、假人和壁障)在计算效率上有一定的提高。表1显示的是用2cpu计算的时间比较。表1计算时间比较由于耦合程序是SMP版本的，如果LS-DYNA和MADYMO的版本也是SMP版本，计算时需要设置相同的CPU个数。在和L

9、STC交流之后，新的耦合程序版本可以设置不同的CPU个数，即LSDYNA可以设置多个CPU,MADYMO可以只用1个CPU,计算效率仍在测试中。耦合计算结果和纯LS-DYNA模型的计算结果和试