汽车机动车侧面碰撞仿真结果分析.doc

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1、汽车侧面碰撞仿真结果分析汽车的被动安全性可以通过碰撞试验来验证，但是频繁的试验不但耗费大量的财力、物力和时间，而且也不可能采集到足够多的数据，特别是用于产品改进所需的细致数据资料。通过进行车体的碰撞仿真分析，不但可以得到大量设计和改进所需的数据，而且与结合实车碰撞试验结果相结合，可以在短期内，可以完成多次改进仿真分析，并以此作为产品改进的依据，随后进行下一轮的实车碰撞试验。从这两方面对产品安全进行验证，能确保分析结果的可信度和结构的可靠性。汽车侧面主要吸能结构件的坍塌、失稳、撕裂、弯曲失效以及吸能块的变形等都属于非线形大变形，在计算时要同时考虑材料、几

2、何、接触、摩擦等多种非线形因素的影响，实际结构中的加强板重叠、焊接排列、凹起和凸槽等细节也会影响载荷和变形的传递路径，这些参数的有效处理与解决，是建立整车、移动变形避障、侧面碰撞仿真模型并成功进行数值模拟的基础和关键，这也是实车侧面碰撞仿真技术研究的重点和难点。5.1LS—DYNA软件简介目前在国内汽车碰撞模拟计算中常用的显式非线性有限元软件有DYNA3D（LS-DYNA3和OASYS-DYNA3D）和ESI/PAM-CRASH两种。这两类软件都是基于显式有限元理论的抗撞性软件，可以准确地描述车身变形过程和系统中的变形部件。DYNA3D是用来进行非弹性

3、体大变形动态响应分析的、矢量显示的三维有限元程序。最早的DYNA3D是Hallquist在1976年发表的。初始的目的是解决穿甲弹爆炸问题，后来，经过多次修改补充。自1988年起，Hallquist开始推出专门应用于汽车碰撞结构分析的软件LS-DYNA3D，这是改进的DYNA3D，它加入了解决空隙和摩擦界面的处理方法，引入了许多材料模型、新的网格划分方法，建立了气囊模型和座椅安全带模型，改进了算法，并开发了进行前后处理的程序和图形软件。由于LS—DYNA采用显式算法进行直接积分，其优点是适用面广、精度高且能够处理异常复杂的约束边界，每步计算时间和内存开

4、销很小。其不足之处是受eourant稳定性准则制约的积分时间步长太小，使得解的稳定性是有条件的，但是可以选用较小的时间步长来保证计算结果的正确性。LS-DYNA利用ANSYS、LS-INGRID、ETA/FEMB、TrueGrid、LS-POST和LS-PREPOST强大的前后处理模块，具有多种自动网格划分选择，并可与大多数的CAD/CAE软件集成并有接口。其后处理具有结果的彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、等值面、粒子流迹显示、立体切片、透明及半透明显示、变形显示及各种动画显示、图形的PS、TIFF及HPGL格式输出与转换等功能。本文即是利用LS-

5、DYNA及其后处理进行了计算及结果的分析。5.2汽车侧面碰撞分析有限元模型的建立5.2.1汽车侧面碰撞有限元模拟流程汽车侧面碰撞有限元模拟的流程可用图5-1来表示。几何零件CAD数据建立几何实体模型产生节点、单元，形成有限元模型对模型施加载荷、约束或边界条件，进行计算对计算结果进行分析图5-1汽车侧面碰撞有限元模拟流程从图5-1可以看出，有限元模型的建立需要3个步骤来完成。其中，每一步的精度及准确性不仅关系到下一步的精度和准确性，并且对最终的仿真计算结果都有重要影响。模型建立过程应遵循以下三条基本准则：u模型的建立要针对所研究问题的本质特性。即模型应能

6、有效地模拟出整车侧面碰撞的特性，其他特性不必在模型中反映出来；u围绕主要影响因素来建立模型。模型建立力求简单，以对主要问题影响大的因素为研究的主要因素，忽略次要因素。这样便于减少有限元模型的计算时间。u模型中参数的描述方式应准确明了，以便于对参数进行修改和操作。由于汽车侧面碰撞过程中的计算机仿真已经成为其碰撞安全性设计与改进的重要方法和手段，因此，如何保证仿真的精度及准确性对工程应用至关重要。其中，仿真的精度及准确度除了与有限元核心计算有关外，还在很大程度上依赖于有限元模型建立的精度。5.2.2建立汽车几何及零部件模型整车有限元模型的建立是一个非常重要

7、的过程，有限元模型与实际车身模型的逼真度，将会对计算结果产生非常大的影响。好的模型能够用于指导设计和新产品的开发，所以建立正确的符合实际的整车及零部件模型是非常重要的。由于汽车整车一般包含成百上千个零部件，其建模工作量十分巨大，目前公认的一个整车建模工作量是年/3人。所以一般情况下，在建立用于碰撞的汽车有限元模型时，为了减少建模工作量，都是利用现有的汽车设计CAD数据来建立最初的几何实体模型，然后进行单元划分，再给定计算所需的各种边界条件、载荷条件以及约束条件等。对仿真分析来说，碰撞模型的建立可以是整车，也可以是零部件；另一方面，要建立整车的模型，首先

8、必须建立零部件的模型。因此可以说,建立整车的模型实际上就是零部件模型建立过程的总和。要建立零部