轿车车门侧面碰撞有限元分析

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1、第六届中国CAE工程分析技术年会论文集轿车车门侧面碰撞有限元分析高伟，邓召文，熊剑（湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北十堰442002）摘要：汽车侧面碰撞法规对车门强度有明确的要求，车门作为车身的主要部件之一对汽车的侧面碰撞安全性有着重要的影响。本文以非线性有限元理论为基础，在Hypermesh中建立了某轿车车门有限元模型，参考侧面碰撞法规对车门进行侧面碰撞模拟分析。并对车门结构进行改进，探讨了相应的轿车侧面碰撞安全性改进措施，通过对研究方案的对比分析，在一定程度上改善了车门的抗侧碰性能。关键词：轿车车门；侧面碰撞；有限元方法；抗侧碰性能FiniteElementSimulationforT

2、aurusCarDoorSideCrashGaoWei,DengZhao-wen,XiongJian(DepartmentofAutomobileEngineering,HuBeiInstituteofAutomotiveTechnology,ShiyanHuBei442002)Abstract：Strengthofsidedoorsisspecifiedinthesideimpactregulation.asthemainpartofcarbody,thecardoorhasimportanteffectonsideimpactsafety.Thispaperbasedonnonline

3、arfiniteelementtheory,ThefiniteelementmodelofdoorwasbuiltwithHypermeshsoftware.Accordingtosidecrashregulation,thesidecrashworthinessofcardoorstructurewasanalyzed.Improvementofcardoorstructurewasconductedandrelevantmeasuresforimprovingsidecrashworthinesswerediscussed.Improvementmeasuressimulationre

4、sultsshowthatcarsidecrashworthinessisimproved.KeyWords:cardoor;sideimpact;finiteelementmethod;crashworthiness汽车的碰撞形式有正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞、角度碰撞及翻滚等，据有关资料统计表明，国外交通事故死亡人数中，因正面碰撞而导致死亡的接近70%，因侧面碰撞而导致[1]死亡的接近30%，并且乘员也大多是侧面碰撞事故中受伤或死亡。我国1998年侧面碰撞事[2]故的发生率占整个交通事故的31.56%，严重受伤人数占30.15%，都仅次于正面碰撞事故。近年来，欧美各国已将汽车安全研究的

5、重心从前碰撞转移到侧面碰撞的研究上来，并将侧面碰撞纳入了新车评价试验计划，这大大提高了车辆碰撞安全性设计的难度。我国已于2006年7月1日开始实施汽车侧面碰撞安全法规，以强制性手段来提高汽车的碰撞安全性，因此，开展汽车侧面碰撞研究工作能够为我国汽车企业在汽车抗侧撞安全性方面的自主开发-136-第六届中国CAE工程分析技术年会论文集设计提供有益的经验和借鉴，有利于从整体上提高我国汽车的碰撞安全性，尽可能的保护事故中的车辆乘员。本文以某轿车车门侧面碰撞安全性为研究目标，在车门有限元模型基础上，在Hypermesh/LS-DYNA中施加初始条件后仿真模拟，然后对结果进行分析并研究提高该车车门耐侧

6、碰性能的措施。1车门碰撞模拟1.1车门有限元模型车门部件主要由薄壁金属件构成，其碰撞模拟分析中最常用的结构单元为壳单元，少量用到梁单元和体单元。四节点的BT单元和HL单元是碰撞模拟分析中常用的壳单元，而由于BT壳单元的计算效率明显高于HL，因而采用BT壳单元来模拟车门的薄壁构件，面内使用单点高斯积分，在车门部件（PART）的厚度大于1.5mm的构件，在厚度方向采用5个积分点，其余使用缺省的厚度方向2个积分点。考虑到单点积分引起沙漏现象，使用全局沙漏控制，定义沙漏控制参数QH为0.05。a)外视图b)内视图图1车门有限元模型Fig.1ThefiniteelementmodelofTaurus

7、door整个车门有限元模型共包含21658个壳单元，其中20699个四边形单元，959个三角形单元；得到40572个实体单元；整个模型共有66633个节点，86739个单元。车门有限元模型如图1所示。对模型定义材料时，使用LS-DYNA中所提供的24号材料（PICEWISE_LINER_PLASTICITY），[3]一种分段线塑性材料模型。材料参数需要定义密度、弹性模量、泊松比、屈服应力及与应–63变率相关的有效应力－应