側(cè)面碰撞分析報(bào)

-.z.編號(hào):-CSF*-003側(cè)面碰撞分析報(bào)告項(xiàng)目名稱：A級(jí)三廂轎車設(shè)計(jì)開發(fā)項(xiàng)目代號(hào)：CP08編制：日期：校對(duì)：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：2011年03月目錄1分析目的和意義12使用軟件說(shuō)明13整車參數(shù)13.1整車參數(shù)13.2整車及各總成有限元模型13.3邊界條件定義44碰撞模擬結(jié)果分析54.1碰撞模擬總體變形結(jié)果54.2碰撞模擬能量變化情況74.3車門變形84.4地板、地板橫梁以及門檻梁變形135總結(jié)13-.z.分析目的和意義為了在汽車的設(shè)計(jì)階段使被設(shè)計(jì)車輛更好的滿足耐撞性的要求，采用動(dòng)態(tài)大變形非線形有限元模擬技術(shù)，進(jìn)行了CP08車型車側(cè)面碰撞仿真分析，主要是根據(jù)《乘用車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》(GB20071-2006)進(jìn)行的仿真模擬。GB20071的全部技術(shù)容為強(qiáng)制性要求，適用于M1類車輛(M1類車輛為包括駕駛員座位在，座位數(shù)不超過(guò)9座的載客車輛)。汽車車體結(jié)構(gòu)變形特性是影響汽車安全性能的關(guān)鍵因素，本文通過(guò)對(duì)CP08車型模擬結(jié)果進(jìn)行分析，為整車的耐碰撞性提供參考。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應(yīng)用軟件包，由美國(guó)Altair公司開發(fā)，目前在世界上的應(yīng)用非常廣泛。Ls-Dyna是一個(gè)以顯式為主，隱式為輔的通用非線性動(dòng)力分析有限元程序，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。整車參數(shù)整車參數(shù)整車碰撞仿真模擬，必須真實(shí)的模擬實(shí)車碰撞時(shí)的狀態(tài)，要模擬實(shí)車各總成之間的連接，按照其實(shí)際材料特性，密度、質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)項(xiàng)目組提供的整車零部件明細(xì)表及質(zhì)量、材料特性，材料主要由DC01,DC03,DC04,DC05,DC06,B400/780,B250,B340/590DP,HC400,B210P1,B280DP,HC450/980,B280VK等組成。整車及各總成有限元模型該整車有限元模型共有單元1180057個(gè)，其中四邊形單元1112412個(gè)，三角形單元53611個(gè)，一般來(lái)說(shuō)三角形單元數(shù)量超過(guò)5%會(huì)影響分析的精度，本模型中三角形數(shù)量為4.6％；其中最小網(wǎng)格單元長(zhǎng)度取為較小的3mm,可以滿足較高的精度要求。汽車碰撞區(qū)域金屬部件全部保留，保證了碰撞中汽車部件變形的真實(shí)性，為真實(shí)模擬側(cè)碰效果，在整車模型中加了前后座椅模型，圖1至圖8為整車及各總成有限元模型。圖1有限元整車模型圖2側(cè)圍有限元模型圖3地板有限元模型圖4前后座椅有限元模型圖5前圍有限元模型圖6底盤有限元模型圖7側(cè)面有限元模型圖8底面有限元模型邊界條件定義GB20071-2006側(cè)面碰撞法規(guī)規(guī)定，移動(dòng)變形壁障以49-51km/h的速度與車輛側(cè)面垂直相撞。在本次模擬中，移動(dòng)壁障速度設(shè)為50km/h，同時(shí)對(duì)模型施加向下的重力加速度g=9.8，具體模型如圖9所示。臺(tái)車速度50km/h臺(tái)車速度50km/h圖9側(cè)面碰撞模型碰撞模擬結(jié)果分析碰撞模擬總體變形結(jié)果碰撞模擬過(guò)程中各個(gè)時(shí)段的變形情況可以反映出整車在碰撞過(guò)程中的變形情況，0ms、20ms、40ms、60ms、70ms整車碰撞變形如圖14至圖18所示：圖140ms整車碰撞變形情況圖1520ms整車碰撞變形情況圖1640ms整車碰撞變形情況圖1760ms整車碰撞變形情況圖1870ms整車碰撞變形情況碰撞模擬能量變化情況碰撞過(guò)程中總體能量的變化情況是評(píng)價(jià)建模是否正確的重要指標(biāo)。圖19為整車能量的變化曲線，能量曲線表征碰撞過(guò)程中動(dòng)能向能轉(zhuǎn)化的過(guò)程，總能量基本保持不變，車的能與動(dòng)能曲線相互轉(zhuǎn)化，從圖中可看出，本次碰撞能量守恒。能量變化過(guò)程中還有一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)是沙漏能和總能量的比值，沙漏能的產(chǎn)生主要是由于計(jì)算過(guò)程中，單元的積分形式而引起的，這個(gè)比值在1％以。因此此次建模是正確可信的。圖19各主要能量變化的時(shí)間歷程曲線車門變形在側(cè)碰中，車門防撞梁不能出現(xiàn)彎折變形，在與假人接觸的區(qū)域不能出現(xiàn)嚴(yán)重的變形.圖20所示為側(cè)碰中車門變形最大時(shí)的位移圖。車門變形最大值為121.5mm，在可能與假人接觸區(qū)域變形在60mm左右，最大不超過(guò)90mm。變形最大為121.5mm與人接觸區(qū)域變形最大不超過(guò)90mm變形最大為121.5mm與人接觸區(qū)域變形最大不超過(guò)90mm圖20車門變形圖21為前后車門防撞梁最終變形圖。從圖中看出，前門防撞梁稍有彎曲，沒有出現(xiàn)彎折變形，后門防撞梁基本無(wú)變形。圖21車門防撞梁變形圖22為左側(cè)前后車門加速度計(jì)安置點(diǎn)分布圖。圖中紅色小點(diǎn)，編號(hào)為R1-R14為加速度計(jì)安置點(diǎn)。R17R16R6R15R14R13R12R10R11R9R8R7R4R5R3R2R1R17R16R6R15R14R13R12R10R11R9R8R7R4R5R3R2R1圖22車門加速度計(jì)安置位置分布表2點(diǎn)R1-R14最大侵入速度測(cè)量點(diǎn)最大侵入速度(m/s)R18.16R28.02R37.65R47.68R57.85R67.45R77.20R87.02R96.85R107.21R117.03R127.07R136.82R146.38R156.03R165.99R177.46表2列出了點(diǎn)R1-R14最大侵入速度。從表中看出，車門侵入點(diǎn)速度都控制在8.5m/s，控制良好。B柱變形“S”“S”形變形圖23側(cè)圍及B柱變形圖23為側(cè)碰中側(cè)圍及B柱變形圖。一般要求為，在側(cè)碰中，B柱上端和中部不能出現(xiàn)彎折變形，否則會(huì)加大側(cè)圍整體的侵入量和入侵速度；理想的B柱變形為“S”形，即B柱變形主要集中在下端。B柱最大入侵量應(yīng)控制在120mm，入侵速度應(yīng)控制在8m/s以。從圖中可看出，B柱變形呈現(xiàn)出較好的“S”形，B柱中部和上部都無(wú)彎折變形。最大位移出現(xiàn)位置最大位移出現(xiàn)位置圖24側(cè)圍及B柱變形位移圖24為側(cè)碰中側(cè)圍及B柱變形位移圖。從圖中看出，B柱下端為最大位移出現(xiàn)位置，最大侵入量為83.3mm，小于120mm。圖25為B柱侵入量所測(cè)量的位置及其編號(hào)圖。表3列出了測(cè)量點(diǎn)最大侵入量。從表中可看出，B柱侵入量最大為69.1mm。圖25B柱侵入量所測(cè)量的位置及其編號(hào)表3B柱測(cè)量點(diǎn)最大侵入量編號(hào)最大侵入量（mm）553381363.9553381256.1553381158.6553380960553380857.2553380760.3553380664.9553380565.6553380438.1553380369.1553380245.2553380146.7圖26為B柱加速度計(jì)安放位置及編號(hào)圖，表4列出了4個(gè)位置最大侵入速度值。由表中看出，B柱4個(gè)測(cè)量位置最大入侵速度均小于8m/s。圖26B柱加速度計(jì)位置表4B柱最大侵入速度編號(hào)最大侵入速度（m/s）5383167.465392247.365407657.295423117.09地板、地板橫梁以及門檻梁變形圖27為碰撞結(jié)束時(shí)，地板變形情況。如圖所示，地板保持完整，未出現(xiàn)明顯壓潰變形，門檻梁也為出現(xiàn)彎折變形，地板橫梁為出現(xiàn)明顯變形。圖27地板、地板橫梁及門檻梁變形總結(jié)本文根據(jù)項(xiàng)目組提供的數(shù)模，進(jìn)行了該車的側(cè)面結(jié)構(gòu)的碰撞模擬，在模擬過(guò)程中，嚴(yán)格按照項(xiàng)目組提供的模型，真實(shí)反映了實(shí)車的結(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。由于尚未進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，一些參數(shù)的調(diào)整只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，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)果如下：1）由碰撞過(guò)程中的能量變化曲線可以看出，總能基本守恒，主要由動(dòng)能、能和沙漏能組成，而且沙漏能所占比例在規(guī)定圍以，證明了所建立的模型基本正確。2）車門防撞梁未出現(xiàn)彎折變形，在與人接觸區(qū)域，變形量較小，測(cè)量點(diǎn)侵入速度最大位置出現(xiàn)在后門的R1點(diǎn)，速度為8.16m/s，小于一般要求的8.5m/s，車門變形量最大為121.5mm