正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告

1、編號(hào)：*-*-*-* 正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng)： 編制： 日期：校對(duì)： 日期：審核： 日期：批準(zhǔn)： 日期：*汽車(chē)有限公司2013 年 03 月目目 錄錄1 分析目的和意義.12 使用軟件說(shuō)明.13 整車(chē)參數(shù).13.1 整車(chē)基本參數(shù).13.2 有限元基本參數(shù).23.3 邊界條件定義.34 正面 100%剛性壁障碰撞分析結(jié)果.44.1 能量檢查.44.2 全局技術(shù)指標(biāo).54.3 整車(chē)變形情況.64.4 前縱梁變形情況.74.5 B 柱下方加速度.94.6 A 柱侵入量.94.7 轉(zhuǎn)向管柱侵入量.104.8 踏板侵入量.114.9 前圍板侵入量.115 總結(jié).126 誤差分析.12正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告

2、Q 汽車(chē)有限公司第 1 頁(yè) 共 12 頁(yè)1 1 分析目的和意義分析目的和意義在車(chē)輛的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行車(chē)輛的碰撞仿真模擬，可以將車(chē)輛所需要的碰撞性能考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為順利通過(guò)實(shí)車(chē)碰撞試驗(yàn)做一些先導(dǎo)性的工作，同時(shí)碰撞性能是國(guó)家相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)制要求，準(zhǔn)確的模擬碰撞過(guò)程，并將結(jié)果反饋設(shè)計(jì)部門(mén)，做好車(chē)輛的碰撞安全設(shè)計(jì)是出于對(duì)駕乘人員安全的考慮，同時(shí)，優(yōu)秀的車(chē)輛碰撞性能也是車(chē)輛占有市場(chǎng)的重要的技術(shù)資本。2 2 使用軟件說(shuō)明使用軟件說(shuō)明在本次模擬中，主要使用了 HYPERMESH 前處理軟件和 LS-DYNA 求解器，HYPERMESH 是世界領(lǐng)先的、功能強(qiáng)大的 CAE 前處理軟件，由 ALTIAR 公司開(kāi)

3、發(fā)，目前在世界上的應(yīng)用非常廣泛。HYPERMESH 具有強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格前處理功能，并且與眾多的主流 CAE 求解器具有良好的接口。LS-DYNA 是一款功能強(qiáng)大的顯式通用分析有限元程序，可以求解各種二維、三維非線性結(jié)構(gòu)的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性問(wèn)題。3 3 整車(chē)參數(shù)整車(chē)參數(shù)3.1 整車(chē)基本參數(shù) QQ 基本參數(shù)如下所示：表 1 Q 基本尺寸車(chē)輛型號(hào)Q發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)BG13-20長(zhǎng)mm4140寬mm1590外形尺寸高（空載）mm1935軸 距mm2760前 懸mm650后 懸mm725前輪距（空載）mm1360輪距后輪距（空載）mm1360整車(chē)整備質(zhì)量kg1060整備狀態(tài)軸荷（前/后）kg5

4、35/525整備狀態(tài)軸荷百分比（前/后）%50.47%/49.53%滿載質(zhì)量kg1810滿載軸荷（前/后）kg685/1125質(zhì)量參數(shù)滿載軸荷百分比（前/后）%37.85%/62.15%正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 2 頁(yè) 共 12 頁(yè)3.2 有限元基本參數(shù)本次根據(jù)項(xiàng)目組提供的 Q 整車(chē)數(shù)模、零部件明細(xì)表及質(zhì)量、材料特性等數(shù)據(jù)進(jìn)行CAE 分析，考察整車(chē) 100%正面剛性壁障碰撞安全性能。使用的主要材料有DC01、DC03、BLD、20#、B340/590DP、BUSD、ABS、PP 等。模型基本參數(shù)如下：表格 2 Q 有限元模型信息整備質(zhì)量：1080Kg前排座椅 R 點(diǎn)：X：1195

5、Z：616假人質(zhì)量：駕駛員：75Kg 副駕駛：75Kg總質(zhì)量：1230Kg節(jié)點(diǎn)總數(shù)：983019單元總數(shù)：889579三角形單元總數(shù)：31493（3.5%）圖 1整車(chē)有限元模型圖 2 壓潰空間計(jì)算： Crashable Space300mm 300mm正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 3 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 3 白車(chē)身板材厚度分布（mm）圖 4 開(kāi)閉件板材厚度分布（mm）3.3 邊界條件定義試驗(yàn)車(chē)輛以 50的速度與固定剛性障礙壁表面垂直相撞。在本次模擬中，撞擊接hkm/觸方式為剛性墻，碰撞時(shí)速度為 50 （沿 x 軸負(fù)向） ，碰撞角即垂直于壁障前表面hkm/的直線與車(chē)輛縱向行進(jìn)方向線之間的

6、夾角為 0 度，同時(shí)對(duì)整車(chē)模型施加向下的重力加速度 g=9.81，如下所示：2/sm正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 4 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 5QQ 正面碰撞模型4 4 正面正面 100%100%剛性壁障碰撞分析結(jié)果剛性壁障碰撞分析結(jié)果4.1 能量檢查碰撞過(guò)程中能量的變化以及質(zhì)量增加情況是評(píng)價(jià)模型是否正確的重要指標(biāo)。表格 3 能量檢查檢查項(xiàng)計(jì)算結(jié)果要求沙漏能1.78%5%能量比1.00%2%質(zhì)量增加0.46%5%總能量（KJ）123KJN/A時(shí)間步長(zhǎng)（S）7.2E-7N/A檢查結(jié)果模型有效圖 6 能量曲線正碰剛性壁障撞擊速度：50Km/h地面重力 g正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 5

7、 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 7 質(zhì)量增加曲線4.2 全局技術(shù)指標(biāo)剛墻反力曲線反映碰撞過(guò)程中剛墻受沖擊力的大小，同時(shí)也可以看出整車(chē)加速度的變化情況，如果剛性墻反力峰值過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)架乃至整車(chē)加速度過(guò)大，這對(duì)于乘員的保護(hù)是不利的。剛性墻最大反力為 488KN，在 35ms 左右處出現(xiàn)，如下所示：圖 8剛性墻反力時(shí)間歷程曲線要滿足碰撞法規(guī)試驗(yàn)的要求，從技術(shù)指標(biāo)上來(lái)講，就是使車(chē)體的碰撞性能及乘員的損傷指標(biāo)都在一定的限制范圍以?xún)?nèi)。其中，乘員頭部、胸部等的碰撞加速度受車(chē)體碰撞加速度的影響較大。在生產(chǎn)實(shí)際中，降低車(chē)體碰撞加速度是設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面。整車(chē)加速度峰值為 40 g。圖 9整車(chē)加速度時(shí)間歷程曲

8、線正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 6 頁(yè) 共 12 頁(yè)4.3 整車(chē)變形情況碰撞模擬過(guò)程中各個(gè)時(shí)段的變形情況可以反映出整車(chē)在碰撞過(guò)程中的變形情況，0ms、20ms、40ms、60ms、80ms 整車(chē)碰撞變形如下所示：圖 100ms 整車(chē)碰撞變形情況圖 1120ms 整車(chē)碰撞變形情況圖 1240ms 整車(chē)碰撞變形情況正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 7 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 1360ms 整車(chē)碰撞變形情況圖 1480ms 整車(chē)碰撞變形情況4.4 前縱梁變形情況碰撞過(guò)程中，前縱梁吸收了碰撞的大部分能量，為主要吸能部件，其變形情況如下：圖 15 0ms 前縱梁變形情況正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)

9、有限公司第 8 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 16 20ms 前縱梁變形情況圖 17 40ms 前縱梁變形情況圖 18 60ms 前縱梁變形情況正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 9 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 19 80ms 前縱梁變形情況4.5 B 柱下方加速度B 柱下方加速度在碰撞過(guò)程中最能反應(yīng)假人加速度狀態(tài)，直接影響假人碰撞過(guò)程中的各項(xiàng)傷害值，是整車(chē)碰撞安全性能優(yōu)化的重要指標(biāo)。其峰值分別為 39.5g 39.8g。圖 20 B 柱下端加速度曲線4.6 A 柱侵入量在縱向沖擊力的作用下，A 柱主要承受與車(chē)輛坐標(biāo)系 XZ 平面平行的縱向沖擊力的作用，主要表現(xiàn)為縱向壓縮的狀況。圖 21A 柱侵入量測(cè)量示意圖

10、正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 10 頁(yè) 共 12 頁(yè)如圖 21 所示，取門(mén)框上中下三處參考點(diǎn)，分別測(cè)出左右側(cè)的 AB 柱間距變化量，來(lái)判斷 A 柱侵入程度。圖 22 左側(cè) A 柱侵入量圖 23右側(cè) A 柱侵入量A 柱侵入量總結(jié)：表 4 A 柱侵入量/mmLeft(mm)Right（mm）Upper（L1）2312Middle (L2)4024最大侵入量Lower(L3)48344.7 轉(zhuǎn)向管柱侵入量轉(zhuǎn)向管柱向上向后移動(dòng)量過(guò)大，可能導(dǎo)致駕駛員頭部、胸部等的傷害增加。圖 24 轉(zhuǎn)向管柱侵入量測(cè)量示意圖正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 11 頁(yè) 共 12 頁(yè)圖 25 轉(zhuǎn)向管柱向上向后侵入

11、量轉(zhuǎn)向管柱侵入量總結(jié)：表 5 轉(zhuǎn)向管柱侵入量向上向后最大侵入量36354.8 踏板侵入量在正面碰撞過(guò)程中，踏板侵入過(guò)大可能增加假人大腿、小腿、腳踝等的傷害。圖 25 踏板侵入量踏板侵入量總結(jié)：表 6 踏板侵入量技術(shù)指標(biāo)最大侵入量/mm向上0加速踏板向后34向上0剎車(chē)踏板向后47向上8離合踏板向后324.9 前圍板侵入量在正面碰撞中，前圍的侵入是造成假人胸部、腹部以及大腿受到傷害的重要原因之正碰結(jié)構(gòu)分析報(bào)告 Q 汽車(chē)有限公司第 12 頁(yè) 共 12 頁(yè)一，如果侵入量過(guò)大，則可能導(dǎo)致這些部位傷害過(guò)大。Q 前圍最大侵入量為 139.5mm。圖 26 前圍侵入量位移圖5 5 總結(jié)總結(jié)本文根據(jù)提供 Q 數(shù)據(jù)，進(jìn)行了該車(chē)的正面 100%剛性壁障碰撞安全性能分析，在分析過(guò)程中，嚴(yán)格按照項(xiàng)目組提供的數(shù)據(jù)，真實(shí)反映了實(shí)車(chē)的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)項(xiàng)目組提供的材料特性、密度、質(zhì)量設(shè)置參數(shù)等進(jìn)行計(jì)算。表 7 總結(jié)目標(biāo)值技術(shù)指標(biāo)高性能值低性能值分析值左邊48A 柱侵入量右邊10020034向上728836轉(zhuǎn)向管柱侵入量向后9011035向上0加速踏板向后34向上0剎車(chē)踏板向后47向上8踏板侵入量離合踏板向后向上：72向后：100向上：88向后：