PAM-CRASH 與常用汽車碰撞仿真分析軟件接口的應用研究

吉林大學汽車工程學院PAM-CRASH與常用汽車碰撞仿真分析軟件接口的應用研究吉林大學被動安全課題組指導教師：張君媛教授宣講人：王楠2023/2/42023/2/4共13頁第1頁一、整車碰撞安全性設計三、車身安全部件的評價與輕量化設計吉林大學汽車被動安全

?國家和部省級項目16項

?企業(yè)項目24項

?發(fā)表EL及SCI論文50多篇

?獲吉林省科技進步獎2項

?培養(yǎng)碩士、博士研究生近百人二、汽車安全系統(tǒng)零部件開發(fā)設計研究領域：研究成果：項目一：微型客車抗撞性改進一汽集團某微型客車抗撞性改進項目，通過結(jié)構(gòu)改進和約束系統(tǒng)優(yōu)化，提高了整車抗撞性水平，使企業(yè)獲利億元以上。該項目獲得2005年吉林省科技進步二等獎。合作（與ESI）項目項目二：轎車側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)改進用CAE分析手段進行了一汽某轎車側(cè)面抗撞性改進和側(cè)面氣囊優(yōu)化設計。2023/2/4共13頁第2頁2023/2/4共13頁第3頁汽車被動安全性基礎（本科生）汽車被動安全及其仿真技術(shù)（碩士研究生）安全氣囊傳感原理（博士研究生）汽車碰撞力學（博士研究生）2023/2/4共13頁第4頁PAM-CRASH與其它常用汽車碰撞仿真分析軟件接口常用的汽車碰撞仿真軟件與PAM-CRASH之間的關系圖1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.1PAM-CRASH與HYPERMESH的接口

HYPERMESH可以將劃分好的網(wǎng)格文件以.pc格式輸出，進而在PAM-CRASH中添加材料、接觸、載荷、約束以及連接等信息，以建立完整的有限元模型；HYPERMESH也可以直接建立完整的有限元模型并以.pc格式輸出，然后在PAM-CRASH中進行求解計算。HYPERMESH也可以查看由PAM-CRASH輸出的.pc格式的文件。2023/2/4共13頁第5頁基于HYPERMESH的模型轉(zhuǎn)換流程圖

LS-DYNA的有限元模型可以通過一系列方法轉(zhuǎn)換成PAM-CRASH模型。常用的轉(zhuǎn)換方法有兩種，一種是以HYPERMESH為接口的模型轉(zhuǎn)換方法，另一種方法是通過PAM-CRASH自身的快速轉(zhuǎn)換命令實現(xiàn)LS-DYNA有限元模型向PAM-CRASH模型的轉(zhuǎn)換。方法一：基于HYPERMESH的模型轉(zhuǎn)換方法1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

2023/2/4共13頁第6頁1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口方法二：基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換流程圖共13頁第7頁1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

方法二：基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法共13頁第8頁DYNA單元/部件PAM單元/部件DYNA接觸PAM接觸DYNA材料PAM材料ELEMENT_BEAM_{OPTION}BEAM/*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACECNTAC37*MAT_RIGID(20)Beam

MATER/200*ELEMENT_BEAM_PID_{OPTION}PLINK/*CONTACT_AUTOMATIC_GENERALCNTAC36Shell

MATER/100*ELEMENT_DISCRETESPRING/*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL_INTERIORCNTAC36Solid

MATER/99*ELEMENT_INERTIAMASS/*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACECNTAC34*MAT_NULL(009)Beam

MATER/200*ELEMENT_MASS_PARTNSMAS/*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_{OPTION}CNTAC34Shell

MATER/100*PART_INERTIA_(OPTION}PART/+RBODY/(Type3)+INVEL*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK_{OPTION}TIEDSolid

MATER/99DYNA載荷PAM載荷DYNA約束PAM約束DYNA其他PAM其他*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION3DBC*CONSTRAINED_EXTRA_NODES_{OPTION}RBODY/*DEFINE_COORDINATE_SYSTEMFRAME/*BOUNDARY_SPCBOUNC*CONSTRAINED_RIGID_BODIESRBODY/*DEFINE_CURVEFUNC/*LOAD_NODE_SETCONLO/*CONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICAL_{OPTION}KJOINT/*DEFINE_TRANSFORMATIONTRSFM/*LOAD_SEGMENT_SETPREFA/*CONSTRAINED_LINEARLINCO/*DEFINE_VECTORFRAME/*INITIAL_FOAM_REFERENCE_GEOMETRYMETRC/*CONSTRAINED_NODE_SETNODCO/*DATABASE_BINARY_D3DUMPOCTRL/

RSTOUTPUT(Interval)*INITIAL_VELOCITYINVEL/*CONSTRAINED_RIVETPLINK/*DATABASE_BINARY_D3PLOTOCTRL/DSYOUTPUT(interval)

自動轉(zhuǎn)換命令將模型的信息包括單元、部件、接觸、材料、載荷、約束及控制卡片等，按照一定的對應關系從LS-DYNA格式轉(zhuǎn)換成PAM格式。該對應關系可在幫助文檔中查看。LS-DYNA與PAM-CRASH模型部分對應轉(zhuǎn)換關系表1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

方法二：基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換流程圖共13頁第7頁1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

共13頁第9頁Datacheck:（1）自動轉(zhuǎn)換后的模型缺少PAM-CRASH控制卡片中單位制的設置（2）LS-DYNA中基于RIGIDWALL建立的剛性墻，在PAM-CRASH中不識別。Penetrationcheck:其他需要修改的常用問題：（1）載荷的加載問題。以加載初速度為例，在PAM-CRASH中若被加載件為剛體，則初速度只需加載到其重心上；若被加載件不是剛體，需要加在整個部件上。（2）關于剛體建立的問題，在LS-DYNA中只要給部件賦予剛體材料即是剛體，而在PAM-CRASH中只有將部件創(chuàng)建成RIGIDBODY才是剛體。1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口方法驗證

薄壁梁LS-DYNA模型與PAM-CRASH模型變形對比共13頁第10頁

該方法僅通過PAM-CRASH自身的快速轉(zhuǎn)換命令，無需第三方軟件為接口，就能夠?qū)崿F(xiàn)有限元模型的轉(zhuǎn)換，不僅減少了工作量，節(jié)省了時間，而且降低了對開發(fā)人員的要求，減弱了模型轉(zhuǎn)換的難度。

實現(xiàn)LS-DYNA與PAM-CRASH模型的轉(zhuǎn)換，能夠避免重復的建模工作，從而提高研發(fā)的效率，并且能夠為不同研究機構(gòu)之間的交流提供便利。2023/2/4PAM-CRASH座椅骨架2、PAM-CRASH與多剛體軟件的接口準備工作：PAM-CRASH（2010）和MADYMO（6.x版本）

在PAM-CRASH中設置好與MADYMO軟件及其假人庫的鏈接路徑。具體操作：

在PAM-CRASH中打開.pc格式的有限元模型以及.xml格式的MADYMO多剛體假人模型；

通過SAFETOOLS中的耦合選項，將MADYMO的多剛體假人作為一個部件導入到PAM-CRASH有限元模型中，此時該多剛體假人模型部件具有默認的材料屬性

將假人擺放到合

適的位置，并建立相應的接觸；

將耦合后的文件以.pc格式輸出，即可提交計算。共13頁第11頁2023/2/42、PAM-CRASH與多剛體軟件的接口

實現(xiàn)了多剛體?有限元耦合仿真技術(shù)，采用該方法可以進行基于人體損傷特征的模塊化的局部有限元假人建模，對需要詳細分析的人體部位用精細的有限元模型來代替常規(guī)的多剛體模型，在滿足損傷分析對模型精度要求的前提下，確保一定的計算效率。共13頁第12頁2023/2/4共13頁第13頁基于PAM-COMFORT的座椅