整車(chē)碰撞仿真分析報(bào)告

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1概述13碰撞仿真模擬參數(shù)23.1整車(chē)與各總成模型2 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 3.2整車(chē)有限元模型單元數(shù)量統(tǒng)計(jì)34碰撞模擬總體結(jié)果.44.1初始方案（未加車(chē)門(mén)）.44.2優(yōu)化方案（未加車(chē)門(mén)）54.3優(yōu)化方案（加車(chē)門(mén)）55碰撞模擬優(yōu)化改進(jìn)及局部結(jié)果.85.1結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化情況8門(mén)框變形情況9方向盤(pán)運(yùn)動(dòng)情況10 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 乘員系統(tǒng)模擬11結(jié)論121概述碰撞

2、仿真模擬，主要是針對(duì)碰撞法規(guī)CMVDR 294進(jìn)行的仿真模擬。 通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，找出整車(chē)結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，為基于改善 整車(chē)碰撞特性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。同時(shí)，通過(guò)比較優(yōu)化方案與初始 方案的碰撞仿真結(jié)果，說(shuō)明優(yōu)化方案在整車(chē)碰撞特性上的改善效果。 分析所采用的軟件、初始環(huán)境與參數(shù)設(shè)置、單元類(lèi)型及參考標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下 表：模擬分析軟件PAM-CRASH2002碰撞形式正面碰撞（如下圖所示）碰撞初始速度50km/h結(jié)構(gòu)單元SolidUniformShell3積分點(diǎn)BT殼單元結(jié)構(gòu)Bar2節(jié)點(diǎn)桿單元撞擊接觸方式剛性墻參考標(biāo)準(zhǔn)CMVDR 294GB 11557-1998碰撞仿真時(shí)間0.1S2碰撞仿真模擬參數(shù)整

3、車(chē)碰撞仿真模擬，不但要模擬實(shí)車(chē)各總成之間的連接，還要細(xì) 化到各個(gè)關(guān)鍵的零部件；不但按照其實(shí)際材料特性，密度、質(zhì)量、接 觸、邊界條件、初始條件和控制參數(shù)設(shè)置，還要真實(shí)的模擬實(shí)車(chē)碰撞 時(shí)的狀態(tài)。3.1整車(chē)與各總成模型車(chē)頭有限元模型整車(chē)有限元模型側(cè)圍有限元模型后圍有限元模型頂蓋有限元模型地板有限元模型底盤(pán)有限元模型車(chē)門(mén)有限元模型注：A柱以前為吸能區(qū)，網(wǎng)格大小控制在10mm左右；中部網(wǎng)格大小為 15mm, C柱以后網(wǎng)格大小為20mm。3.2整車(chē)有限元模型單元數(shù)量統(tǒng)計(jì)LF716 0轎車(chē)有限元模型單元數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表:部件名稱單元數(shù)量（個(gè)）三角形單 元數(shù)量四邊形單 元數(shù)量三角形單 元比率車(chē)頭92308693

4、1853777.5%側(cè)圍484823612448707.4%地板447763379413977.5%頂棚901216288501.8%底盤(pán)6235775535480412.1%車(chē)門(mén)497223646460767.3%其他16898422164762.5%總計(jì)342016267203152967.8%一般來(lái)說(shuō)三角形單元數(shù)量超過(guò)10%會(huì)影響分析的精度，從上表可 以看出，有限元模型中三角形單元的數(shù)量占?xì)卧倲?shù)的7.8%，未超 過(guò)10%的限值。3碰撞模擬總體結(jié)果20ms, 40ms, 60ms, 80ms整車(chē)碰撞變形及數(shù)據(jù)結(jié)果如下表所示4.1初始方案（未加車(chē)門(mén)）上圖為初始設(shè)計(jì)方案整車(chē)（未加車(chē)門(mén)）碰撞

5、變形示意圖，其中門(mén) 框最大變形量出現(xiàn)在前門(mén)上鉸鏈附近，峰值為72mm。4.2優(yōu)化方案（未加車(chē)門(mén)）如圖為優(yōu)化改進(jìn)方案整車(chē)主體碰撞變形示意圖，其中，門(mén)框最大變形 量出現(xiàn)在前門(mén)上鉸鏈附近，峰值為58mm （具體的改進(jìn)方案見(jiàn)5.1）。4.3優(yōu)化方案（加車(chē)門(mén)）上圖為優(yōu)化方案加車(chē)門(mén)后的整車(chē)碰撞變形示意圖，門(mén)框的變形量減小，峰值為13.6mm （見(jiàn)下圖）。前門(mén)框變形-時(shí)間歷程曲線Le+0089e+0073e+0077e+0075e+0075e+0074e+0073e+0072e+CO7Le+007能量-時(shí)間歷程曲線以下為整車(chē)碰撞過(guò)程中相關(guān)的歷程數(shù)據(jù)曲線圖，說(shuō)明如下：能量曲線表征碰撞過(guò)程中動(dòng)能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程

6、，其總能量保持 不變；速度曲線表示整車(chē)碰撞過(guò)程中平均速度的變化情況。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；Kinetic Energy/TimeInternal Enerov/Tine: / :L/-一 average Veloc ity_K/T bne:Z: y-_-111111111-15000-1500-3000-4 500-6000-7 500-9000-10500-12000-13 50000.01 0.020.030.040.050.06 0.070.060.09TimeN00.01 0.020.030.040.050.06 0.070

7、.060.09Time整車(chē)速度-時(shí)間歷程曲線50000045UOOO40000035000030000025000020000015000010000G50000剛墻反力-時(shí)間歷程曲線由剛墻反力曲線可以看出，在0.022S時(shí)出現(xiàn)一凸峰，其值約為 475000N （由此計(jì)算出整車(chē)減速度峰值約為44g），在0.044S時(shí)出現(xiàn) 另一凸峰，其值約為400000NC由此計(jì)算出整車(chē)減速度峰值約為37g）， 這說(shuō)明吸能梁起到了吸收大量碰撞能量的作用，初步達(dá)到了減輕乘員 傷害的目的。從圖中還可以看出，剛墻反力的變化趨勢(shì)與理想的碰撞 特性相比尚有差別，說(shuō)明該車(chē)的結(jié)構(gòu)耐撞性還未達(dá)到最佳，但由于車(chē) 身結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)布

8、置的限制，已很難進(jìn)一步改善。從目前情況看，該 車(chē)的碰撞特性基本上可達(dá)到要求。4碰撞模擬優(yōu)化改進(jìn)及局部結(jié)果5.1結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化情況本項(xiàng)目考慮到成本問(wèn)題，許多結(jié)構(gòu)件需沿用，因此，我們?cè)趦?yōu)化 時(shí)，盡量在縱梁上做文章。t IBIJ至原結(jié)構(gòu) 優(yōu)化結(jié)構(gòu)去掉縱梁前端的方孔優(yōu)化縱梁前端壓潰筋的布置：將第一條筋的 位置前移，達(dá)到均布效果，這樣壓潰變形效 果更好，增加了縱梁前端的吸能量增加零件由于布置的需要，縱梁結(jié)構(gòu)前端出現(xiàn)打彎以 避開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)。模擬中發(fā)現(xiàn)縱梁變形時(shí)在中部 出現(xiàn)彎折，為此在此處增加了加強(qiáng)板副車(chē)架安裝支架前端向前延伸經(jīng)過(guò)仿真模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，以上結(jié)構(gòu)的改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期的效果，詳細(xì)情況見(jiàn)5.2節(jié)。測(cè)點(diǎn)布置圖門(mén)

9、框模型通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，門(mén)框的最大變形位置在BE之間，我們將初始方案和優(yōu)化方案的門(mén)框變形進(jìn)行了對(duì)比。以下為兩種方案門(mén)框變形最大時(shí)的對(duì)比圖及量化后門(mén)框變形-時(shí)間歷程對(duì)比圖:初始方案(Origin Design)優(yōu)化方案(Optimized Design)從上圖可以看出，初始方案的門(mén)框變形在65ms時(shí)達(dá)到峰值，門(mén)框變 形量為72mm，優(yōu)化方案的門(mén)框變形在60ms時(shí)達(dá)到峰值，門(mén)框變形量為 58mm，比初始方案下降了 14mm，這說(shuō)明優(yōu)化方案對(duì)縮小碰撞時(shí)的門(mén)框 變形量是有效的。以下為方向盤(pán)在碰撞的各個(gè)時(shí)間段的位置變化情況，箭頭所指代 表方向盤(pán)的移動(dòng)方向。同時(shí)，我們給出方向盤(pán)中心相對(duì)位移曲線圖。方向盤(pán)中心相

10、對(duì)位移在三個(gè)方向的峰值：X向?yàn)?6.2mm （未超 過(guò)GB 11557-1998法規(guī)規(guī)定的范圍），Y向?yàn)?7.5mm, Z向?yàn)?2.3mm。5乘員系統(tǒng)模擬乘員系統(tǒng)的模擬基于臺(tái)車(chē)試驗(yàn)的思想，我們采用簡(jiǎn)化模型對(duì)假人 的傷害值進(jìn)行了仿真計(jì)算：簡(jiǎn)化模型中車(chē)身、座椅以及儀表板的幾何特性是車(chē)身三維數(shù)模 中獲得的，安全帶固定點(diǎn)位置由總布置提供。根據(jù)正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則CMVDR294，駕駛員和乘 客均采用50分位的混合III型（Hybrid III 50%）假人模型，并 根據(jù)法規(guī)要求放置有限元假人模型。臺(tái)車(chē)初始速度為50km/h，碰撞減速度曲線來(lái)源于整車(chē)碰撞仿 真結(jié)果，這次分析選擇了車(chē)身B柱處的減速度

11、曲線。初始狀態(tài)上圖為碰撞開(kāi)始和終了狀態(tài)時(shí)的假人狀態(tài)。在現(xiàn)有條件和現(xiàn)有參 數(shù)情況下，根據(jù)人體損傷指標(biāo)的計(jì)算公式可以得出：假人的頭部傷害 值（有氣囊）為783.5（法規(guī)規(guī)定的安全范圍在1000以內(nèi)），胸部變 形值為43.9mm （法規(guī)規(guī)定的安全范圍在75mm之內(nèi)），腿部受力為 7.68KN （法規(guī)規(guī)定的安全范圍在10KN之內(nèi)），均處于CMVDR 294 法規(guī)規(guī)定的安全界限內(nèi)。6結(jié)論本次碰撞模擬還處于模擬階段，尚未進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn)，一些參數(shù)的 調(diào)整還需等第一輪實(shí)車(chē)試驗(yàn)完成后方可進(jìn)行，故在此我們對(duì)模擬結(jié)果 進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。碰撞模擬的結(jié)果大致如下：由剛墻反力曲線可以看出，吸能梁起到了吸收大量碰撞能量 的作用，初步達(dá)到了減輕乘員傷害的目的。同時(shí)，由于車(chē)身 結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)布置的限制，該車(chē)的結(jié)構(gòu)耐撞性尚未達(dá)到最 佳，但從目前情況看，該車(chē)的碰撞特性基本上可達(dá)到要求。門(mén)框變形量不大，優(yōu)化結(jié)構(gòu)以后，最大變形量為13.6mm（加 車(chē)門(mén)），預(yù)計(jì)碰撞后不使用工具僅依靠人力就可打開(kāi)車(chē)門(mén)。方向盤(pán)向后竄動(dòng)量即X向位移量約為26.2mm