中文侧面碰撞建模手册-TNOAutomotiveCh.pdf

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1、TNOAutomotiveChinaVersion1.02005-05-013MADYMO侧面碰撞应用注：本文依据于MADYMOR6.2.1Applications.pdf手册的第三章SideImpactApplication，并补充试验验证结果。图3.1USLINCAP的整车侧撞分析模型3.1引言在世界范围内，有多种不同的测试程序来评估在侧面碰撞中车辆对乘员的保护性能。例如，美国应用的是修定后的FMVSS201法规（立柱侧面碰撞）、FMVSS214法规（可变型障碍壁侧面碰撞MDB）及LINCAP消费者测试规程等。

2、最近美国高速公路安全保险协会（IIHS）引入一个全新而具有挑战性的侧面碰撞测试规程，以评估SUV对小个女性乘员的在侧面碰撞中的伤害。在世界上其它大多数地区，侧面碰撞评估测试程序都与欧洲ECER95法规和欧洲新车评估程序（Euro-NCAP）相同或相似。所有这些测试程序不但在障碍壁类型、碰撞速度与角度上的规定不同，而且使用的碰撞假人类型也不尽相同。表3.1简要总结了当今国际上采用的侧面碰撞测试程序。在侧面碰撞载荷情况下，乘员损伤是由于乘员近距离与侵入的车辆结构直接发生接触而导致，给车辆安全设计提出了独特的挑战。在乘员

3、安全设计优化的过程中，虚拟试验是一种颇具价值且节省开支的设计工具。MADYMO提供了全系列且经过严格验证的侧撞假人和障碍壁模型，以便于在侧撞虚拟试验中应用。关于侧面碰撞假人与障碍壁模型的详细信息可以查阅MADYMOModel手册。TNOAutomotiveChinaVersion1.02005-05-01表3.1目前国际上采用的各种侧面碰撞试验方法测试规程障碍壁类型障碍壁质量撞击速度撞击角度碰撞假人FMVSS201Rigidpole18mph90°SID-HIIIFMVSS214MDB1370kg33.5mph63

4、°USDoT-SIDUSLINCAPMDB1370kg38.5mph63°USDoT-SIDIIHS-SUVMDB1500kg30mph90°SID-IIsECER95MDB950kg50km/h90°EuroSID-1EuroNCAPMDB950kg50km/h90°ES-23.2侧面碰撞建模方法在侧面碰撞的安全设计和优化中，根据不同的设计阶段可以采用不同的模型和建模方法。设计阶段可分为：概念设计(ConceptDesign)；子结构(sub-structure)或部件细化设计、评估与优化；整车模型的安全设计验证

5、(FVA–FullVehicleAnalysis)。MADYMO针对每一个设计阶段都提供了不同的侧面碰撞建模方法。3.2.1概念模型－确定优选设计方案结合多体侧撞假人模型，MADYMO多体求解器非常适合于概念设计建模开发阶段。这种建模方法可以快速建模，并且CPU计算时间短，计算结果具备很高的预测性，可以在概念设计阶段进行大量设计方案的对比，确保设计方案的合理性和有效性。3.2.2子结构/部件细化模型－设计优化子结构分析的优势在于可以避免整车结构分析的复杂性，而集中在关键部件的优化设计。通常而言，子结构的baseli

6、ne模型是从原始整车baseline模型(FVA)中导出，因此其载荷条件也直接由原始FVA模型的模拟结果确定。子结构模型兼备建模细节和计算效率的优势，因此特别适合于对乘员约束系统的分析和优化。图3.2说明如何从原始FVA模型建立子结构模型。TNOAutomotiveChinaVersion1.02005-05-01图3.2从FVA模型和计算结果中确定子结构模型及载荷情况建立子结构(sub-strcutre)模型侧面碰撞子结构模型包括整车(FVA)模型中的一些能直接影响乘员载荷传递的部件。碰撞障碍壁、立柱或车辆自身不

7、包括在子结构模型中。当仅分析驾驶员时，子结构模型应至少包括驾驶员侧车门、车门内饰件和座椅，以及侧面碰撞保护装置，如安全气囊、髋部推动块(pelvispusherblocks)等。取决于约束系统的配置和工程分析人员对计算效率和精度的权衡，诸如A、B柱、门槛梁、车顶纵梁（特别在有帘式气囊时）、车辆地板、车顶等结构也可能需要包括进去。当然，如果需要分析后排乘员，子结构模型中就需要考虑更多的结构件。在原始FVA有限元模型中删除冗余的部件，就得到了子结构模型的网格。施加载荷条件在MADYMO侧面碰撞子结构模型中，载荷条件可以

8、通过规定结构运动（PSM–PrescribedStructureMotion）的方法来加载，通过xml输入文件中的MOTION.STRUCT_DISP定义。子结构模型中部件的运动可以由节点位移来描述，包括车辆刚体运动和结构的变形两方面。但是，子结构模型不能评估由于设计更新所导致的PSM区域变形的影响。换句话说，对PSM边界的选择决定了对子结构模型的设计空间。