1 前部碰撞分析
目前前部碰撞主要有两类，一种是正面刚性墙碰撞，如GB 11551、FMVSS 208；另一种是偏置可变形壁障（ODB）碰撞，如ECE 94、IIHS。尽管这两种试验在试验设置和评价上不尽相同，但其主要目的都是为了使乘员在碰撞事故中得到保护，以及评价车辆结构性能。 车辆结构性能包括转向柱的垂直和向后移动量、燃油系统完整性、在试验过成中车门不应打开、安全带固定点强度、风挡保持力、车上的零件不应侵入乘客箱、发动机盖的后边缘不应通过风挡侵入、碰撞后至少有一个门能打开。
乘员的响应与以下条件有关：车辆的加速度、安全带约束系统、安全气囊约束系统、方向盘与转向柱、防火墙的侵入、膝垫的约束。由此可见，每个子系统的设计都与乘员有关。这使得问题很复杂，从设计和分析的观点看很难处理。于是传统的问题被分成设计与分析子系统，即先保证车辆结构性能，再进行乘员仿真来模拟台车试验。 这里介绍车辆前碰结构性能分析。通过分析，在合理的精度下，能够预测A柱与转向柱的移动量、防火墙的侵入量、车辆与气囊传感器布置点的加速度波形、能量分布、载荷的传递、
特殊的变形模式等。而燃油系统泄漏、车门的开启性无法直接模拟，只能根据变形情况做初步判断。
1.1.1 正面碰撞建模
（1）模型质量匹配
前碰分析中，车是运动的，因此车辆模型的质量分布、总质量、质心、轴荷分配是至关重要的，应该与实际状态一致。但模型是简化过的，其质量要比实际车的轻，质量分布也与实车有差别，为匹配模型的质量，一般采用添加集中质量（mass单元）的方法。
质量单元要均匀分散加在车辆上刚度较大的地方。
如果模型中不包括假人，那么假人的重量也要合理匹配。
在前碰过程中，车辆中不同的部件、障碍墙、假人会发生自身和相互接触。因此，要定义接触面来表现这些相互关系。
前碰中一般要定义下列接触：
1）将整个车辆定义为一个单一接触面；
2）在硬的和软的材料间定义接触面，例如座垫泡沫与结构；
3）要监测相互作用的部件，例如轮胎与门槛、燃油箱与周围部件；
4）假人与方向盘、仪表板、座椅、安全带、气囊、内饰、结构间的接触面应分开定义；
5）气囊和结构间应定义接触面；
6）局部边与边的接触。
所有的接触类型用自动接触。接触面可以是节点集、单元集、part集、segement等，也可用BOX选取需要定义接触的区域。
（3）定义壁障与地面
一个固定的无限大的平面刚性墙barrier用于模拟壁障。刚性墙的定义要注意以下几点：
1）墙位于距离车辆最前端前1mm处（留出前保险杠的厚度），其法向量与车辆行进方向相对，即X轴的正方向；
2）将车辆前部可能与墙接触的节点定义为从节点集nodes to barrier，注意不要包括刚性墙上的节点；
3）定义滑动摩擦系数为0.6。
zgbc
一个固定的无限大的平面刚性墙ground用于模拟地面。刚性墙的定义要注意以下几点：
1）墙位于距离车辆最底部下1mm处（留出轮胎的厚度），其法向量沿车的高度方向，即Z轴的正方向；
2）将地面到车轮中心以下的节点定义为从节点集nodes to ground，注意不要包括刚性墙上的节点；
3）定义滑动摩擦，摩擦系数为0.3。
（4）定义重力
整个模型都要施加重力，包括车辆与假人。首先将要施加重力所有部件定义为一个part集parts for gravity，再定义重力加速度随时间变化的曲线，最后定义相应关键字，并选取已定义的part集和重力加速度曲线。 （5）定义初速度
碰撞车辆的所有节点要定义沿车辆行进方向（X轴负向）的初速度，在模型中该初速度应该设为-13888.9mm/s（50km/h）。
（6）定义输出力的截面
在图8-4所示的各处定义截面，关键字为*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE。
图1-1 前碰截面力测量位置示意图
各截面的位置说明见表1-1。
表1-1 前碰截面力测量位置说明
序号 | 截面部位 |
1 | 千奇百怪的树前纵梁前端 |
2 | 前纵梁发动机悬置前 |
3 | 前纵梁根部 |
4 | 前副车架前端 |
5 | 前副车架后端 |
6 | 前副车架安装支架 |
7 | 上纵梁（shotgun） |
8 | A柱 |
9 | 顶侧梁 |
10 | 遥远的拥抱门槛/车架前端 |
11 | 中国环境影响评价网 门槛/车架后端 |
12 | 前底板纵梁 |
13 | 中通道 |
14 | 前门窗框梁 |
15 | 前门防撞梁 |
16 | 整个前门 |
| |
（7）定义控制与输出卡片
正面刚性墙的碰撞模拟时间一般设定为0.09～0.12秒。本例中设为0.12秒。
1.1.2 正面碰撞后处理
后处理主要考察的内容包括车辆变形情况、结构响应、历史曲线等。
（1）车辆变形模式
研究整车，前保险杠、前碰撞吸能盒、前纵梁、上纵梁（shotgun）、A柱、门槛、前底板纵梁、中通道、前车门、（副）车架等关键区域的变形序列与变形模式。可以用变形图、动画、Von Mises应力和塑性应变等形式直观地表示。
要显示的部件及视图如下：
1）整车各视图；
2）顶视图、侧视图显示保险杠、吸能盒、前纵梁；
3）顶视图、侧视图显示前（副）车架；
4）侧偏前显示前舱主要构件；
5）侧偏后显示乘客箱主要构件（防火墙、前底板纵梁、门槛、A柱）；
6）车门腰部加强梁、防撞梁及其连接板；
7）座椅结构；
8）动力总成与转向系和车身的接触区域；
9）底视图显示燃油箱及其周围部件。
（2）车辆变形量
测量以下变形量：
1）前门框在腰部和门槛处的宽度减小量曲线；
2）转向管柱上跳量、后移量、横向位移曲线；
3）制动踏板上跳量、后移量曲线；
4）油门踏板上跳量、后移量曲线；
5）前挡板侵入量曲线。
其中，前挡板侵入量的具体测量部位包括：
a)脚后跟上部200mm的驾驶员中心线处；
b)脚后跟上部200mm的车辆中心线处；
c)脚后跟上部200mm的乘客中心线处；
d)驾驶员脚踏板；
e)油门踏板在车辆纵向的投影处；
f)制动踏板在车辆纵向的投影处；
g)乘客左脚处；
h)乘客右脚处。
（3）车辆的运动特性
绘制各加速度测量点的“加速度－时间”和“加速度－位移”变化曲线，采用SAE 60滤波。图1-2是在实例的左、右车架和底板中间测量的车辆加速度曲线。
巷道
a）加速度－时间曲线 b）加速度－位移曲线
图1-2 车辆加速度曲线
绘制车辆（B柱根部测量点）的速度、位移随时间的变化曲线，见图1-3、图1-4。
图1-3 车辆速度曲线 图1-4 车辆位移曲线
（4）能量分布
绘制保险杠、碰撞吸能盒、前纵梁、上纵梁（shotgun）、防火墙、前底板、（副）车架等主要吸能部件的内能随时间的变化曲线。图1-5是实例的保险杠和车架的吸能曲线。
图1-5 吸能曲线
（5）载荷传递
绘制各截面的载荷随时间的变化曲线，采用SAE 180滤波。图1-6是实例左、右车架各处的截面力，截面的具体位置见模型。
（6）车辆与壁障的作用力
绘制车辆与壁障的作用力曲线，采用SAE 180滤波，见图1-7。
图1-6 截面力曲线 图1-7 车辆与壁障的作用力曲线
浙江湖州织里镇
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议