微车正面碰撞建模与仿真分析.pdf

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1、Vo1．28No．5第28卷第5期北京信息科技大学学报0ct．20132013年10月JournalofBeijingInformationScienceandTechnologyUniversity文章编号：1674—6864(2013)05—0092—05微车正面碰撞建模与仿真分析孟静，贺敬良(北京信息科技大学机电工程学院，北京100192)摘要：为分析微车前部构件的耐撞性，根据碰撞仿真理论，建立了基于求解器LS—DYNA的微车正面刚性墙碰撞有限元模型，对微车正面碰撞过程进行仿真计算，并将仿真结果与真实试验结果进行对比，验证仿真模型的有效性。通

2、过分析前纵梁和前围板的变形及吸能情况，可知前围板变形在可接受的范围内，前纵梁变形吸能情况不理想，需要进一步优化。关键词：有限元模型；仿真计算；正面碰撞；耐撞性中图分类号：U461．91文献标志码：AModelingandsimulationanalysisofacarfrontalimpactMENGJing，HEJing—liang(SchoolofElectromechanicalEngineering，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100192，China)Ab

3、stract：Fortheanalysisofcarcrashworthinessoffrontparts，accordingtocrashsimulationtheory，thefiniteelementmodelofcarfrontalimpactwitharigidwallissetupbasedontheLS—DYNAsolver．Simulatedanalysisismadeontheprocessofcarfrontalimpact，andthesimulationresultsarecomparedwiththeactualtestr

4、esults，verifyingthevalidityofthesimulationmode1．Byanalyzingthedeformationandenergy—absorbingoffrontlongeronandfrontpanels，itisconcludedthatdashpaneldeformationiswithintheacceptablerange，whilethefrontsidecrumplesituationisnotidealandneedstobefurtheroptimized．Keywords：finiteelem

5、entmodel；numericalsimulation；frontalimpact；crashworthiness1)能量守恒方程0前言I一(P+g)V=E(1)在汽车被动安全性研究中，汽车碰撞是一个十式中为现时构型的体积；p为现实压力；q为体积分复杂的力学问题，它涉及到各种非线性的问题，既粘性阻力；为应变率张量。有几何非线性，又有材料非线性(物理非线性)。这2)动能守恒些非线性物理现象的综合作用使得汽车碰撞过程的P2i+P’(2)精确描述和求解变得非常困难⋯。本文以微车为研究对象，采用动态显示非线性有限元技术，建立基式中，为质点加速度；为柯西应

6、力；为单位质于LS—DYNA求解器的微车有限元碰撞模型，依据量体积力。计算结果分析了微车正面主要结构在碰撞中的耐3)质量守恒方程撞性。=P(3)式中，．，为质量密度变化系数；P。为初始质量密度；1汽车碰撞的有限元理论基础P为当前质量密度]。有限元仿真分析方法是目前汽车被动安全仿本文选用LS．DYNA作为求解器，是基于LS．真分析的主要方法。在有限元碰撞模型中，每个DYNA以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算节点和整体都满足能量守恒、动能守恒、质量守恒法，更主要的一个原因是它采用显示求解为主。显定律。示求解可以求解各种非线性的问题，例

7、如汽车高速收稿日期：2013-06-02作者简介：孟静(1986一)，女，河北石家庄人，硕士研究生，主要从事汽车的碰撞安全技术的研究。第5期孟静等：微车正面碰撞建模与仿真分析93碰撞涉及到的几何非线性、材料非线性和接触非线性等。几何非线性是指几何方程的应变和位移是非线性关系。在大变形情况下，原来在静力条件下的应力和应变的度量都不再适用。材料非线性是指物理方程的应力和应变为非线性关系。在碰撞过程中，结构在碰撞力的作用下发生大的变形，当应力超过材料的屈服极限时，就会产生永久的塑形变形，在弹图1微车有限元模型性变形阶段，应力和应变的关系是线性的，而在塑形

8、2．2材料阶段就是一种非线性的关系。应力应变关系受应变率的影响，当应变率增加时，材料的弹性极限也会增有限元碰撞模型中材料特