碰撞分析實例

1、1 前部碰撞分析目前前部碰撞主要有兩類，一種是正面剛性墻碰撞，如GB 11551、FMVSS 208；另一種是偏置可變形壁障（ODB）碰撞，如ECE 94、IIHS。盡管這兩種試驗在試驗設(shè)置和評價上不盡相同，但其主要目的都是為了使乘員在碰撞事故中得到保護，以及評價車輛結(jié)構(gòu)性能。車輛結(jié)構(gòu)性能包括轉(zhuǎn)向柱的垂直和向后移動量、燃油系統(tǒng)完整性、在試驗過成中車門不應(yīng)打開、安全帶固定點強度、風(fēng)擋保持力、車上的零件不應(yīng)侵入乘客箱、發(fā)動機蓋的后邊緣不應(yīng)通過風(fēng)擋侵入、碰撞后至少有一個門能打開。乘員的響應(yīng)與以下條件有關(guān)：車輛的加速度、安全帶約束系統(tǒng)、安全氣囊約束系統(tǒng)、方向盤與轉(zhuǎn)向柱、防火墻的侵入、膝墊的約束。由此可

2、見，每個子系統(tǒng)的設(shè)計都與乘員有關(guān)。這使得問題很復(fù)雜，從設(shè)計和分析的觀點看很難處理。于是傳統(tǒng)的問題被分成設(shè)計與分析子系統(tǒng)，即先保證車輛結(jié)構(gòu)性能，再進行乘員仿真來模擬臺車試驗。這里介紹車輛前碰結(jié)構(gòu)性能分析。通過分析，在合理的精度下，能夠預(yù)測A柱與轉(zhuǎn)向柱的移動量、防火墻的侵入量、車輛與氣囊傳感器布置點的加速度波形、能量分布、載荷的傳遞、特殊的變形模式等。而燃油系統(tǒng)泄漏、車門的開啟性無法直接模擬，只能根據(jù)變形情況做初步判斷。1.1.1 正面碰撞建模（1）模型質(zhì)量匹配前碰分析中，車是運動的，因此車輛模型的質(zhì)量分布、總質(zhì)量、質(zhì)心、軸荷分配是至關(guān)重要的，應(yīng)該與實際狀態(tài)一致。但模型是簡化過的，其質(zhì)量要比實際車

3、的輕，質(zhì)量分布也與實車有差別，為匹配模型的質(zhì)量，一般采用添加集中質(zhì)量（mass單元）的方法。質(zhì)量單元要均勻分散加在車輛上剛度較大的地方。如果模型中不包括假人，那么假人的重量也要合理匹配。（2）定義接觸在前碰過程中，車輛中不同的部件、障礙墻、假人會發(fā)生自身和相互接觸。因此，要定義接觸面來表現(xiàn)這些相互關(guān)系。前碰中一般要定義下列接觸：1） 將整個車輛定義為一個單一接觸面；2） 在硬的和軟的材料間定義接觸面，例如座墊泡沫與結(jié)構(gòu)；3） 要監(jiān)測相互作用的部件，例如輪胎與門檻、燃油箱與周圍部件；4） 假人與方向盤、儀表板、座椅、安全帶、氣囊、內(nèi)飾、結(jié)構(gòu)間的接觸面應(yīng)分開定義；5） 氣囊和結(jié)構(gòu)間應(yīng)定義接觸面；6

4、） 局部邊與邊的接觸。所有的接觸類型用自動接觸。接觸面可以是節(jié)點集、單元集、part集、segement等，也可用BOX選取需要定義接觸的區(qū)域。（3）定義壁障與地面一個固定的無限大的平面剛性墻barrier用于模擬壁障。剛性墻的定義要注意以下幾點：1） 墻位于距離車輛最前端前1mm處（留出前保險杠的厚度），其法向量與車輛行進方向相對，即X軸的正方向；2） 將車輛前部可能與墻接觸的節(jié)點定義為從節(jié)點集nodes to barrier，注意不要包括剛性墻上的節(jié)點；3） 定義滑動摩擦系數(shù)為0.6。一個固定的無限大的平面剛性墻ground用于模擬地面。剛性墻的定義要注意以下幾點：1） 墻位于距離車輛最底

5、部下1mm處（留出輪胎的厚度），其法向量沿車的高度方向，即Z軸的正方向；2） 將地面到車輪中心以下的節(jié)點定義為從節(jié)點集nodes to ground，注意不要包括剛性墻上的節(jié)點；3） 定義滑動摩擦，摩擦系數(shù)為0.3。（4）定義重力整個模型都要施加重力，包括車輛與假人。首先將要施加重力所有部件定義為一個part集parts for gravity，再定義重力加速度隨時間變化的曲線，最后定義相應(yīng)關(guān)鍵字，并選取已定義的part集和重力加速度曲線。（5）定義初速度碰撞車輛的所有節(jié)點要定義沿車輛行進方向（X軸負(fù)向）的初速度，在模型中該初速度應(yīng)該設(shè)為-13888.9mm/s（50km/h）。（6）定義輸出

6、力的截面在圖8-4所示的各處定義截面，關(guān)鍵字為*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE。圖1-1 前碰截面力測量位置示意圖各截面的位置說明見表1-1。表1-1 前碰截面力測量位置說明序號截面部位1前縱梁前端2前縱梁發(fā)動機懸置前3前縱梁根部4前副車架前端5前副車架后端6前副車架安裝支架7上縱梁（shotgun）8A柱9頂側(cè)梁10門檻/車架前端11門檻/車架后端12前底板縱梁13中通道14前門窗框梁15前門防撞梁16整個前門（7）定義控制與輸出卡片正面剛性墻的碰撞模擬時間一般設(shè)定為0.090.12秒。本例中設(shè)為0.12秒。1.1.2 正面碰撞后處理后處理主要考察的內(nèi)容包括車輛變形

7、情況、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、歷史曲線等。（1）車輛變形模式研究整車，前保險杠、前碰撞吸能盒、前縱梁、上縱梁（shotgun）、A柱、門檻、前底板縱梁、中通道、前車門、（副）車架等關(guān)鍵區(qū)域的變形序列與變形模式。可以用變形圖、動畫、Von Mises應(yīng)力和塑性應(yīng)變等形式直觀地表示。要顯示的部件及視圖如下：1） 整車各視圖；2） 頂視圖、側(cè)視圖顯示保險杠、吸能盒、前縱梁；3） 頂視圖、側(cè)視圖顯示前（副）車架；4） 側(cè)偏前顯示前艙主要構(gòu)件；5） 側(cè)偏后顯示乘客箱主要構(gòu)件（防火墻、前底板縱梁、門檻、A柱）；6） 車門腰部加強梁、防撞梁及其連接板；7） 座椅結(jié)構(gòu)；8） 動力總成與轉(zhuǎn)向系和車身的接觸區(qū)域；9） 底視圖顯

8、示燃油箱及其周圍部件。（2）車輛變形量測量以下變形量：1） 前門框在腰部和門檻處的寬度減小量曲線；2） 轉(zhuǎn)向管柱上跳量、后移量、橫向位移曲線；3） 制動踏板上跳量、后移量曲線；4） 油門踏板上跳量、后移量曲線；5） 前擋板侵入量曲線。其中，前擋板侵入量的具體測量部位包括：a) 腳后跟上部200mm的駕駛員中心線處；b) 腳后跟上部200mm的車輛中心線處；c) 腳后跟上部200mm的乘客中心線處；d) 駕駛員腳踏板；e) 油門踏板在車輛縱向的投影處；f) 制動踏板在車輛縱向的投影處；g) 乘客左腳處；h) 乘客右腳處。（3）車輛的運動特性繪制各加速度測量點的“加速度時間”和“加速度位移”變化曲

9、線，采用SAE 60濾波。圖1-2是在實例的左、右車架和底板中間測量的車輛加速度曲線。 a）加速度時間曲線 b）加速度位移曲線圖1-2 車輛加速度曲線繪制車輛（B柱根部測量點）的速度、位移隨時間的變化曲線，見圖1-3、圖1-4。圖1-3 車輛速度曲線 圖1-4 車輛位移曲線（4）能量分布繪制保險杠、碰撞吸能盒、前縱梁、上縱梁（shotgun）、防火墻、前底板、（副）車架等主要吸能部件的內(nèi)能隨時間的變化曲線。圖1-5是實例的保險杠和車架的吸能曲線。圖1-5 吸能曲線（5）載荷傳遞繪制各截面的載荷隨時間的變化曲線，采用SAE 180濾波。圖1-6是實例左、右車架各處的截面力，截面的具體位置見模型。

10、（6）車輛與壁障的作用力繪制車輛與壁障的作用力曲線，采用SAE 180濾波，見圖1-7。19 圖1-6 截面力曲線 圖1-7 車輛與壁障的作用力曲線后處理完成后，分析比較各種數(shù)據(jù)，對車輛的結(jié)構(gòu)性能做出評價，并提供改進設(shè)計建議。8.2 側(cè)面碰撞分析目前側(cè)面碰撞保護也主要有兩類，一種是移動可變形壁障（MDB）碰撞，如FMVSS 214、IIHS、ECE 95/EuroNCAP；另一種是剛性柱撞，如FMVSS 201、EuroNCAP。盡管這些試驗在試驗設(shè)置和評價上不盡相同，但其主要目的都是為了使乘員在碰撞事故中得到保護，以及評價車輛結(jié)構(gòu)性能。車輛結(jié)構(gòu)性能包括燃油系統(tǒng)完整性、在試驗過程中車門不能打開

11、或與車脫離、側(cè)圍與車門的侵入量和侵入速度、碰撞后B柱內(nèi)側(cè)到座椅的距離、碰撞后能打開足夠多的門。這里介紹車輛側(cè)碰結(jié)構(gòu)性能分析。通過分析，在合理的精度下，能夠預(yù)測B柱與車門的侵入量和侵入速度、氣囊傳感器和控制模塊布置點的加速度波形、能量分布、載荷的傳遞、特殊的變形模式、乘員的傷害值等。而燃油系統(tǒng)泄漏、車門的開啟性無法直接模擬，只能根據(jù)變形情況做初步判斷。側(cè)碰分析按FMVSS 214規(guī)定的碰撞要求為例進行說明。2.1 側(cè)面碰撞建模側(cè)面碰撞建模應(yīng)先完成車輛模型、座椅模型、乘員模型、移動可變形壁障模型，再將各系統(tǒng)集成為一個完整的模型。車門要詳細(xì)建模，應(yīng)包括內(nèi)飾部件、玻璃升降系統(tǒng)，鉸鏈與門鎖要仔細(xì)處理。如

12、果有的話，門內(nèi)飾中的泡沫填充物材料特性需要指明應(yīng)變率，可以使用與碰撞速度相近的材料試驗的試驗數(shù)據(jù)；為防止計算不穩(wěn)定，泡沫避免細(xì)的網(wǎng)格，并使用固連接觸“粘”到主面上。側(cè)碰模型的質(zhì)量匹配、重力定義、控制與輸出卡片與前碰模型類似，不再贅述，下文僅說明后碰建模的特別之處。（1）定位假人模型按試驗要求將假人定位到正確位置。假人模型的精確定位很重要，即使數(shù)毫米的差別就可能會在響應(yīng)上有很大變化。（2）定位壁障模型FMVSS 214壁障定位基于車輛的軸距，而歐洲是基于乘員參考點（R點）的。壁障的位置滿足條件：1） 放置于駕駛員一側(cè)；2） 被撞面平行于車輛的縱向平面，壁障的縱向切面通過碰撞參考線；3） 壁障撞擊

13、試驗車左（右）側(cè)時，它的所有輪子與其縱向切面向右（左）成27±1角；4） 最前端可變性部分的下端面距地面的距離為279mm；5） 碰撞塊與被撞車輛外表面的距離為1mm（要考慮殼單元的厚度）。FMVSS 214規(guī)定轎車按下面的要求標(biāo)定一條鉛錘線作為碰撞參考線：a）對軸距為2896mm或更小的轎車，碰撞參考線在輪距中心向前940mm的位置。b）對軸距大于2896mm的轎車，碰撞參考線在輪距中心向后508mm的位置。（本例車輛的軸距為2907mm，因此根據(jù)b）確定碰撞參考線。（3）定義地面地面的定義方法與前碰相同。車輛的“地面”與移動壁障的“地面”要分開定義，車輛與地面的摩擦系數(shù)設(shè)為0.6

14、，移動壁障與地面的摩擦系數(shù)設(shè)為0.3。（4）定義接觸為表現(xiàn)不同的部件及系統(tǒng)間的相互作用，側(cè)碰中一般要定義下列接觸：1） 將整個車輛定義為一個單一接觸面；2） 在硬的和軟的材料間定義接觸面，例如座墊泡沫與結(jié)構(gòu)；3） 要監(jiān)測相互作用的部件，例如座椅與側(cè)圍和車門、燃油箱與周圍部件；4） 假人與座椅、安全帶、氣囊（簾）、內(nèi)飾、結(jié)構(gòu)間的接觸面應(yīng)分開定義；5） 氣囊和結(jié)構(gòu)間應(yīng)定義接觸面；6） 局部邊與邊的接觸；7） 車與移動壁障的接觸。車與移動壁障的接觸中，車為主、壁障為從。先定義part集parts for contact_vehicle-MDB，選取車輛上可能與移動壁障接觸的部件，再在壁障與車之間定義

15、接觸contact_vehicle-MDB。（5）定義初速度法規(guī)要求碰撞時被撞擊車輛靜止，移動壁障的速度為53±1km/h。移動可變形障礙物的所有節(jié)點要定義沿整車坐標(biāo)系X、Y方向的初速度，X方向的初速度為6797mm/s，Y方向的初速度為13410mm/s。先將移動壁障上的所有節(jié)點（注意不要包括剛性墻上的節(jié)點）定義為一個節(jié)點集nodes for velocity，再定義以下卡片：（6）定義輸出力的截面在圖2-1所示的各處定義截面。圖2-1 側(cè)碰截面力測量位置示意圖各截面的位置說明見表2-1。表2-1 側(cè)碰截面力測量位置說明序號截面部位1A柱2頂側(cè)梁前端3頂側(cè)梁后端4B柱頂端5B柱腰線

16、6B柱底端7門檻/車架前端8門檻/車架中部9門檻/車架后端10前門防撞梁11第1根橫梁12第2根橫梁13第3根橫梁14第4根橫梁（7）定義求解時間移動可變形壁障側(cè)面碰撞的模擬時間一般設(shè)定為0.080.10秒，本例中設(shè)為0.10秒。2.2 側(cè)面碰撞后處理后處理主要考察的內(nèi)容包括車輛變形情況、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、歷史曲線等。（1）車輛變形模式研究整車，側(cè)圍、車門、底板等關(guān)鍵區(qū)域的變形序列與變形模式。可以用變形圖、動畫、Von Mises應(yīng)力和塑性應(yīng)變等形式直觀地表示。要顯示的部件及視圖如下：1） 整車各視圖（包括壁障與無壁障2種情況）；2） 側(cè)圍及車門；3） 側(cè)圍整體，B柱（包括前視圖變形前后對比圖）、門檻

17、；4） 車門整體，車門腰部加強梁、防撞梁及其連接板；5） 底板及其橫梁；6） 座椅結(jié)構(gòu)，座椅及其與車輛的接觸區(qū)域；7） 前視圖包括B柱、車門、座椅和假人；8） 底視圖顯示燃油箱及其周圍部件；9） 壁障的可變形部分。實例的車變形情況見圖2-2。圖2-2 車身變形圖（2）車輛變形速度與變形量繪制以下區(qū)域的侵入速度和Y向侵入量的時間曲線：1） B柱內(nèi)側(cè)頂部、腰線、與H點等高、門檻區(qū)域；2） 前門內(nèi)側(cè)與H點等高區(qū)域（靠近B柱區(qū)域和門的中間區(qū)域）；3） 前門內(nèi)側(cè)與腰線等高區(qū)域（靠近B柱區(qū)域和門的中間區(qū)域）；4） 前門內(nèi)側(cè)扶手上區(qū)域；5） 前門內(nèi)側(cè)揚聲器孔區(qū)域；6） 后門內(nèi)側(cè)與腰線等高區(qū)域（靠近B柱區(qū)域和

18、門的中間區(qū)域）；7） 后門內(nèi)側(cè)扶手上區(qū)域。另外，測量碰撞后B柱護板到碰撞前座椅縱向中心面的距離（圖2-3），測量點在B柱內(nèi)側(cè)底部到座椅H點位置上方540mm的面上。如果座椅可調(diào)，要測量座椅處于最后和最下位置的值。表2-2 B柱變形標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)達標(biāo)及格差距離（mm）>125125505000圖2-3 B柱變形量測量示意圖（3）車輛和移動壁障的運動特性繪制各加速度測量點的“加速度時間”曲線，采用SAE 60濾波。圖2-4是在實例的右車架中間位置和移動壁障重心測量的加速度曲線。圖2-4 加速度曲線繪制車輛（非撞擊側(cè)B柱根部測量點）和移動壁障左、右縱梁與重心的速度，位移隨時間的變化曲線。圖2-

19、5、2-6分別為實例中車輛和移動壁障重心的速度、位移曲線。 圖2-5 速度曲線 圖2-6 位移曲線（4）載荷傳遞繪制各截面的載荷隨時間的變化曲線，采用SAE 180濾波。圖2-7是實例車架各處的截面力，截面的具體位置見模型。（5）車輛與壁障的作用力繪制車輛與壁障的作用力曲線，采用SAE 180濾波，見圖2-8。圖2-7 截面力曲線圖 2-8 車輛與壁障的作用力曲線后處理完成后，分析比較各種數(shù)據(jù)，對車輛的結(jié)構(gòu)性能做出評價，并提供改進設(shè)計建議。3 后部碰撞分析目前后部碰撞也主要有兩類，一種是移動可變形壁障（MDB）碰撞，如FMVSS 301；另一種是移動剛性壁障（MRB）碰撞，如GB 20072、

20、ECE 32/34。雖然這些試驗在試驗設(shè)置上不相同，但其主要目的都是為了考察車輛結(jié)構(gòu)性能、評價燃油系統(tǒng)的完整性，而乘員在后碰事故中的保護正處于研究階段，各國都還未作為強制要求。車輛結(jié)構(gòu)性能包括燃油系統(tǒng)完整性、在試驗過程中車門不能打開或與車脫離、后座椅H點侵入量、碰撞后能打開足夠多的門。通過車輛后碰結(jié)構(gòu)性能分析，在合理的精度下，能夠預(yù)測載荷傳遞、能量分布、車輛變形情況、特殊的變形模式、燃油系統(tǒng)變形及應(yīng)力和應(yīng)變、燃油箱的體積變化量等。而燃油泄漏量和泄漏速度、車門的開啟性無法直接模擬，只能根據(jù)變形情況做初步判斷。后碰分析按GB 20072規(guī)定的碰撞要求為例進行說明。3.1 后部碰撞建模后部模型中燃油

21、箱和油管要仔細(xì)建模。燃油箱與其固定帶之間的接觸（點與面、面與面）要單獨定義，必要時要考慮燃油箱固定帶的初始應(yīng)力。燃油質(zhì)量可以用實體單元并賦予適當(dāng)?shù)牟牧蠀?shù)表示，但容易出現(xiàn)負(fù)體積問題。由于燃油泄漏情況不能直接模擬，除查看燃油箱變形后的應(yīng)力和應(yīng)變（塑料油箱的塑性應(yīng)變值最大不應(yīng)超過0.3）外，常用的方法還有考察燃油箱的體積變化量，一般其體積變化不應(yīng)超過5。要獲得燃油箱的體積變化量，需要將它的封閉體定義為*AIRBAG_SIMPLE_PRESSURE_VOLUME.LS-DYNA中的新方法采用流體與結(jié)構(gòu)的交互作用（流-固耦合）技術(shù)來模擬燃油系統(tǒng)。車輛模型要包括有適當(dāng)氣壓的備用輪胎，且正確地固定在車身或

22、車架上。輪胎也可以用*AIRBAG_SIMPLE_PRESSURE_VOLUME來模擬。后碰模型的質(zhì)量匹配、重力定義、控制與輸出卡片與前碰和側(cè)碰模型類似，不再贅述，下文僅說明后碰建模的特別之處。（1）定位壁障模型移動壁障的位置滿足條件：1） 撞擊表面應(yīng)鉛垂，并垂直于被撞車輛的中間縱向平面；2） 撞擊器運動的方向應(yīng)基本水平，且平行于被撞車輛的中間縱向平面；3） 撞擊器表面的中間垂直線與被撞車輛中間縱向平面之間的最大橫向偏差為300mm；4） 撞擊表面應(yīng)遍布被撞車輛的整個寬度；5） 撞擊表面下邊緣至地面的間隙應(yīng)為175±25mm；6） 撞擊器表面與被撞車輛保險杠的距離為1mm（要考慮模型

23、中保險杠的厚度）。（2）定義地面地面的定義方法與側(cè)碰相同。車輛的“地面”與移動壁障的“地面”要分開定義，摩擦系數(shù)均設(shè)為0.3。（3）定義接觸為表現(xiàn)不同的部件及系統(tǒng)間的相互作用，后碰中一般要定義下列接觸：1） 將整個車輛定義為一個單一接觸面；2） 燃油箱與其固定帶之間；3） 要監(jiān)測相互作用的部件，例如輪胎與門檻、燃油箱與周圍部件；4） 備胎和結(jié)構(gòu)間應(yīng)定義接觸面；5） 局部邊與邊的接觸；6） 車與移動壁障的接觸。車與移動壁障的接觸中，車為主、壁障為從。除摩擦系數(shù)設(shè)為0.6外，接觸類型和其他參數(shù)與側(cè)面碰撞中的移動壁障和車的接觸相同。（4）定義初速度后碰標(biāo)準(zhǔn)要求碰撞時被撞擊車輛靜止，移動壁障的速度為5

24、0±2km/h。移動可變形障礙物的所有節(jié)點要定義沿整車坐標(biāo)系X負(fù)方向的初速度-14444mm/s。（5）定義輸出力的截面在圖3-1所示的各處定義截面。圖3-1 后碰截面力測量位置示意圖各截面的位置說明見表3-1。表3-1 截面力測量位置說明序號截面部位1后縱梁前端2后縱梁副車架安裝點前3后縱梁副車架安裝點后4門檻/車架5前底板縱梁6中通道7頂側(cè)梁8后門窗框梁9后門防撞梁10整個后門（6）定義求解時間移動壁障后部碰撞的模擬時間一般設(shè)定為0.080.10秒，本例中設(shè)為0.10秒。3.2 后部碰撞后處理后處理主要考察的內(nèi)車輛變形情況、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、歷史曲線等。（1）車輛變形模式研究整車，后保險

25、杠、后碰撞吸能盒、后縱梁、后車架、C柱、門檻、后底板、后車門等關(guān)鍵區(qū)域的變形序列與變形模式?？梢杂米冃螆D、動畫、Von Mises應(yīng)力和塑性應(yīng)變等形式直觀地表示。要顯示的部件及視圖如下：1） 整車各視圖（包括壁障與無壁障2種情況）；2） 后底板及其橫梁；3） 頂視圖、側(cè)視圖顯示保險杠、吸能盒、后縱梁；4） 頂視圖、側(cè)視圖顯示后（副）車架；5） 側(cè)偏前顯示后乘客箱主要構(gòu)件；6） 車門腰部加強梁、防撞梁及其連接板；7） 后座椅結(jié)構(gòu)；8） 備胎和車身的接觸區(qū)域；9） 底視圖顯示燃油箱及其周圍部件。實例的車架變形情況見圖3-2。圖3-2 車架變形圖（2）車輛變形量1） 后門框在腰部和門檻處的寬度減小量

26、曲線；2） 后排座椅“R”點在地板垂直投影點相對于車輛某一不變形部分基準(zhǔn)點的縱向位移量d的時間曲線。（3）車輛和移動壁障的運動特性繪制各加速度測量點的“加速度時間”曲線，采用SAE 60濾波。圖3-3是在實例的右車架中間位置和移動壁障重心測量的加速度曲線。圖3-3 加速度曲線繪制車輛（B柱根部測量點）和移動壁障左、右縱梁與重心的速度，位移隨時間的變化曲線。圖3-4、3-5分別為實例中車輛和移動壁障重心的速度、位移曲線。圖3-4 速度曲線 圖3-5 位移曲線（4）能量分布繪制保險杠、碰撞吸能盒、縱梁、車架等主要吸能部件的內(nèi)能隨時間的變化曲線。圖3-6是實例中車架的吸能曲線。圖3-6 車架吸能曲線

27、（5）載荷傳遞繪制各截面的載荷隨時間的變化曲線，采用SAE 180濾波。圖3-7是實例車架各處的截面力，截面的具體位置見模型。（6）車輛與壁障的作用力繪制車輛與壁障的作用力曲線，采用SAE 180濾波，見圖3-8。 圖3-7 截面力曲線圖 3-8 車輛與壁障的作用力曲線后處理完成后，分析比較各種數(shù)據(jù)，對車輛的結(jié)構(gòu)性能做出評價，并提供改進設(shè)計建議。4 低速碰撞分析低速碰撞的主要目的是為了改善車輛發(fā)生輕微碰撞后的可維修性，對車輛的前后端都有要求。低速碰撞目前有兩類要求，一種是強制要求，如GB 17354、ECE 42、PART581；另一種是保險要求，如IIHS、RCAR。強制要求不高，設(shè)計較容易

28、；保險要求相對較高，設(shè)計有一定難度，例如IIHS的8km/h后部中心剛性柱撞、RCAR的15km/h前后剛性壁偏置碰撞。低速碰撞的設(shè)計思想是可拆卸部件損壞要小，不可拆卸部件避免損壞。否則，車輛的保險費和維修費會增加，而且維修困難，從而影響銷量。通過車輛低速碰撞結(jié)構(gòu)性能分析，在合理的精度下，能夠預(yù)測能量分布、車輛變形情況、特殊的變形模式、部件的應(yīng)力和應(yīng)變等。低速碰撞分析按IIHS規(guī)定的后部中心剛性柱撞要求為例進行說明。4.1 低速碰撞建模低速前碰模型包括的必要系統(tǒng)有前保險杠、白車身前結(jié)構(gòu)、前（副）車架、發(fā)動機蓋、翼子板、冷卻系、排氣系前端、前懸架、后懸架、輪胎和前車燈，如圖4-1。圖4-1 低速前碰分析模型低速后碰模型包括的必要系統(tǒng)有后保險杠、白車身后結(jié)構(gòu)、行李箱蓋/后備門、排氣系末端、前懸架、后懸架和后車燈。（1）定義剛性柱一個固定的、半徑為90mm、高度為920mm的豎直圓柱剛性墻pole用于模擬剛性柱。剛性柱的定義要注意以下幾點：1） 柱面距離車輛最后端1mm（留出前保險杠的厚度）；2） 其法向量沿車輛高度方向，即Z軸的正方向，基點在車輛縱向中心面上、地面上方920mm處；3） 將車輛后部可能與柱接觸的節(jié)點定義為從節(jié)點集nodes to pole，注意不要包括剛性柱上的節(jié)點；4） 定義