从LS-DYNA到PAM-CRASH的模型转换及侧面碰撞仿真

研究了有限元模型从LS-DYNA向PAM-CRASH的转换方法,利用该方法成功实现了某轿车整车模型的转换。在转换模型的基础上,通过加入车门内饰、假人和移动障碍壁模型,建立了完整的整车侧面碰撞模型。将仿真计算结果和整车试验测试数据进行比较,验证了模型的有效性。

侧面柱碰撞工况下驾驶员侧气囊优化设计

为提高侧面柱碰撞工况下驾驶员侧气囊安全得分,依据2021版C-NCAP管理规则搭建汽车侧面柱碰撞乘员约束系统模型,实车碰撞及仿真结果表明,头部、腹部、骨盆安全得分均达标,胸部伤害较严重,得分较低。通过优化侧气囊的袋型和气孔直径,提升胸部肋骨安全得分。优化后结果表明,胸部上肋骨、中肋骨、下肋骨压缩量分别减小30.97%、8.26%、13.71%,验证了优化方案的有效性。

民机侧壁板抗鸟撞性能评估方法研究

【目的】抗鸟撞性能一直是飞机适航性的重要检验因素之一。为探究某民机机头侧壁板的抗鸟撞性能,采用铆钉失效占比评估法、能量法以及剩余承载力评估法这3种方法进行评估。【方法】通过PAM-CRASH软件模拟3种构型侧壁板的鸟撞情况,验证了数值模型的有效性,并基于3种试验件的鸟撞破坏情况对上述方法的可靠性进行评估。【结果】研究结果表明,铆钉失效占比越低表明结构的抗鸟撞性能越好;结构的铆钉吸能占比大小提升且蒙皮吸能占比大小降低时,结构的抗鸟撞性能得以提升;剩余承载力评估法能够定量化分析抗鸟撞性能,当损伤因子越低,其抗鸟撞性能越好。【结论】对侧壁板试验件抗鸟撞性能评估法的适用性与局限性进行总结,为后期民机的安全设计和研究开发提供有价值的参考。

汽车侧面碰撞计算机仿真方法

应用VPG/ETA软件 ,按照欧洲侧面碰撞法规ECER95 ,对某国产轿车进行了汽车侧面碰撞计算机模拟仿真。通过比较 ,仿真结果与试验结果基本一致。

基于灵敏度和碰撞仿真的汽车车身轻量化优化设计

提出了基于灵敏度分析和侧面碰撞的汽车车身结构轻量化设计方法。首先以车身结构零件的板厚为设计变量,以白车身的模态和刚度为约束条件,白车身质量最小为目标,分析了零件板厚关于车身模态和刚度的灵敏度。选取对车身模态和刚度以及抗撞性不敏感的车身零件的板厚,进行以白车身质量最小为目标的优化计算。优化结果使车身减轻14.8 kg。对轻量化后的整车和乘员约束系统进行了侧面碰撞的模拟计算,并与轻量化前的结果进行了对比,对整车耐撞性和乘员的安全性进行对比校核,根据碰撞结果对车身零部件的厚度进行了再调整。结果表明,轻量化后的车身满足碰撞安全性的要求,假人的C-NCAP得分也是可接受的。

汽车侧面碰撞有限元仿真建模

整车碰撞仿真是汽车被动安全性研究的关键技术和有效方法.应用美国ETA/VPG及LS-DYNA软件,按照欧洲侧面碰撞法规ECER95,对国产某轿车汽车侧面碰撞车身抗撞性能进行了计算机仿真分析.文中介绍了整车有限元建模及侧面碰撞仿真的方法及经验,分析了材料与焊点的模拟方式、时间步长、刚体、自接触的定义等对计算结果有影响的建模因素,并将模拟计算结果与实际碰撞结果进行对比.通过仿真和试验结果的比较,车身变形、加速度波形以及车体的运动基本一致,从而验证了文中汽车侧面碰撞仿真的建模方法,为进一步研究侧面碰撞人体伤害以及车身侧面抗撞性能的改进奠定了基础.

轿车车门侧面碰撞有限元模拟

针对轿车侧面碰撞安全性问题,通过有限元方法对中国产某轿车车门的侧面碰撞安全性进行了模拟分析。应用美国ETA/VPG及LS-DYNA软件,建立了车门有限元模型,参照美国侧面碰撞法规FMVSS 214,对车门结构侧面抗撞性能进行了有限元模拟分析,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。由改进前后的仿真计算结果对比表明:改进后车门向内的变形减少了,该车型侧面抗碰撞能力得到提高,从而使侧面碰撞安全性得到改善。

半刚性波形梁护栏受侧面碰撞的有限元仿真

护栏是重要的交通安全设施,车辆与公路护栏的侧面碰撞是一个较为复杂的事件.为了弥补实物碰撞实验周期长、研究成本高的不足,采用有限元仿真技术对此进行研究.建立了护栏受侧面碰撞的有限元模型并进行了仿真计算分析.将有限元计算所得加速度结果与相应规范中理论计算值进行比较,二者比较接近.结果表明可应用有限元法进行半刚性波形梁护栏受侧面碰撞仿真模拟,为新型护栏的研究开发缩短周期并节约成本.

稳健性和轻量化在整车侧面碰撞性能优化中的应用

针对某自主品牌多用途汽车(MPV),进行侧面碰撞的轻量化和稳健性优化设计。优化过程中,提出了基于离散设计变量和噪声因素的组合方法。该方法综合了试验设计(DOE)、近似建模、Monte Carlo采样和基于响应面模型的稳健优化技术,考虑了侧面碰撞工艺参数(关键件板厚)和碰撞工况的波动(移动壁障的位置和高度)。进行了3轮优化,分析了其中的灵敏度、确定性和6σ稳健性。结果表明:优化后车身结构的质量减少4.60 kg,侧面碰撞性能的可靠度高于99.97%。因此,该优化方法能满足响应面模型的精度要求。

轿车侧门碰撞强度仿真分析及优化

针对汽车侧面碰撞安全性问题,运用显式非线性有限元软件LS-DYNA对国产某轿车的侧门碰撞强度进行了仿真分析。通过对车门碰撞参数指标加以分析,得出该车门碰撞安全性较差,吸能效果不够理想的特点。利用改变车门内防撞板的结构和放置方式以及将材料由普通钢改为高强度钢的手段优化车门防撞强度。由改进前后的数值计算结果对比表明,优化后车门在侵入量,侵入速度,加速度以及吸能方面都得到了不同程度的改善,从而加强了车门碰撞强度,提高了汽车侧面碰撞安全性。

汽车侧面安全性的优化设计

根据某车型的侧面碰撞试验结果,分析了该车侧面安全性存在缺陷的原因。应用所建立的经确证侧面碰撞仿真模型,仿真计算了所提出的提高侧面安全性的改进方案。结果表明,优化改进后,B柱变形模式趋于合理,汽车侧面变形量整体上有所减小;假人肋骨变形量减小了42.3%,腹部受力减小了35.8%,耻骨结合点Y向分力减小了19.6%。

侧面碰撞中儿童测试假人与人体模型动态响应差异性研究

采用计算机仿真和试验相结合的方法,根据ECE R129法规在多刚体动力学分析软件(Mathematical Dynamic Model,MADYMO)中建立Q3儿童测试假人和Facet儿童人体模型的正碰和侧碰仿真模型[1]。通过台车碰撞试验验证所建仿真模型的有效性,研究在侧碰情况下,Q3儿童测试假人和Facet儿童人体模型动态响应的差异性。仿真结果发现,在侧面碰撞时,Q3儿童测试假人回弹过程中侧倾角度明显大于Facet儿童人体模型,二者头部加速度曲线以及伤害值较为吻合,但胸部3 ms合成加速度相差较大。研究结果表明,Q3儿童测试假人胸椎相比Facet人体模型刚度较大,Q3儿童测试假人胸椎、腰椎生物仿真度有待进一步提高。

高床大客车侧翻结构安全性仿真研究

建立全承载高床大客车车身的有限元模型,并通过仿真试验初步验证其有效性。在此基础上研究大客车在翻滚过程中的耐撞性及其上部结构对侧翻安全性的影响,并参照相关法规对高床客车结构安全性进行了评估。最后根据仿真分析结果,提出上部结构的合理改进方法,进一步的仿真分析验证了结构改进能有效地提高高床客车的侧翻安全性。

梯度强度热成形零件抗撞性能的仿真与优化

采用动态显式有限元算法,以碰撞冲击过程中B柱的吸能量和最大侵入量为评价指标,研究了梯度强度热成形零件在车身侧撞过程中的抗撞性能。分析了梯度强度排布对侧撞抗撞性能的影响,并与均匀强度的B柱进行对比;同时,基于响应面和试验设计方法建立了典型梯度强度热成形B柱的侧撞抗撞性能预测模型,并在此基础上对梯度强度B柱复合结构进行了多目标优化。结果表明:梯度强度排布方式对车身B柱的抗撞性能影响显著,具有最佳排布的梯度强度B柱的抗撞性能明显优于均一强度的B柱,多目标优化可进一步提高梯度强度热成形车身侧围结构的综合抗撞性能。

乘用车车门碰撞性能分析及结构优化

以某款乘用车的前车门为例,在Hypermesh/LS-DYNA软件环境下建立前车门的有限元模型,参照国家法规《GB15743-1995》中乘用车侧门强度的相应规定,将该车门模型进行侧面碰撞过程数值模拟,得到车门最大耐挤压力、初始耐挤压力、中间耐挤压力、车门载荷位移曲线和车门外力功位移曲线。仿真结果表明,该车门最大耐挤压力和中间耐挤压力满足法规要求,初始耐挤压力不满足法规要求。通过增加车门内部防撞板板厚,采用高强度钢材料进行优化,各耐挤压力均满足了法规要求,提高了车门抗撞性能,更有利于保护乘员安全。

基于原型轿车结构的概念轿车侧面碰撞仿真分析

建立了包括车身结构、发动机和底盘结构的用于侧面碰撞的原型轿车有限元模型,在其基础上通过加长轴距构建了概念轿车的有限元模型,并对二者进行了侧面碰撞仿真分析。根据分析结果对概念轿车车身结构进行了局部更改,对改进后概念轿车重新进行了侧面碰撞仿真分析。结果表明,车身更改后的概念轿车与原型轿车侧面碰撞结果一致,验证了该概念轿车车身也具有优良的侧面碰撞安全性。

Taurus轿车车门侧面碰撞有限元分析

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。以非线性有限元理论为基础,在Hypermesh中建立了Taurus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。

考虑冲压工艺的前纵梁前端结构碰撞模型的标定

采用自主开发的SuperSection软件建立了前纵梁前端结构的简化模型,并通过碰撞力标定模型确定薄壁梁的最优断面形状。以最大峰值碰撞力和平均碰撞力与对标值的残差最小为目标,以吸能和冲压工艺要求为约束,以断面节点坐标和薄板厚度为设计变量建立标定模型,采用遗传算法求解该标定模型。数值算例表明:随着迭代的进行,断面形状逐渐被改进,碰撞力曲线趋近于对标曲线,碰撞中吸收的能量增加且满足冲压工艺要求。

基于汽车侧面碰撞安全性B柱结构优化设计

侧面碰撞是重要的汽车安全性评价指标,在汽车发生侧面碰撞时,B柱结构起到重要的缓冲吸能和保护乘员的功能。基于碰撞法规,对汽车侧面碰撞进行分析,采取补丁板结构对B柱进行优化设计。根据侧面碰撞工况特点,建立B柱、安装支架、台车等组成的碰撞模型,对比不同速度下B柱各测点的侵入量、侵入速度和变形量的变化;基于分析结果,对补丁板结构进行设计;对比分析优化前后各参数的变化;将设计方案应用于某车型的优化设计,并进行试验验证。结果可知:在B柱碰撞变形关键区域增加补丁板进行局部强化,B柱其它区域不做强化处理的方法实现轻量化设计;采用补丁板结构的B柱设计可在降低侧面碰撞侵入量的同时实现B柱轻量化效果,较原设计重量减轻29.2%,各位置测量点的侵入量最高减少18.6%(D4位置);将该补丁板结构应用于某车型改进设计,仿真计算与试验侵入量相对偏差小于5%,改进B柱结构后的轿车碰撞仿真模型也较为准确,侧面碰撞试验中改进后的被试品轿车各项乘员安全评价指标全部达到法规要求;对比结果表明设计方法的准确性,为同类设计提供重要参考。

基于虚拟试验场技术的汽车侧面碰撞仿真分析

以显式动态有限元理论为基础,基于虚拟试验场(VPG)技术,对汽车侧面碰撞进行计算机仿真研究.在VPG环境下,对整车CAD模型划分了单元网格,定义了单元类型和材料参数,创建了焊点、接触和约束.参照ECE R95安全法规,加载移动壁障车模型,并设置碰撞初始条件.调用显示动态有限元软件LS-DYNA对仿真模型进行计算求解,得到汽车碰撞过程中应力分布和车身变形云图,以及碰撞能量和加速度曲线.通过仿真可预测出汽车碰撞的安全性能,从而为汽车质量的评价提供了依据.