正碰結(jié)構(gòu)分析報告

1、編號：*-*-*-* 正碰結(jié)構(gòu)分析報告項目名稱： 編制： 日期：校對： 日期：審核： 日期：批準(zhǔn)： 日期：*汽車有限公司2013 年 03 月目目 錄錄1 分析目的和意義.12 使用軟件說明.13 整車參數(shù).13.1 整車基本參數(shù).13.2 有限元基本參數(shù).23.3 邊界條件定義.34 正面 100%剛性壁障碰撞分析結(jié)果.44.1 能量檢查.44.2 全局技術(shù)指標(biāo).54.3 整車變形情況.64.4 前縱梁變形情況.74.5 B 柱下方加速度.94.6 A 柱侵入量.94.7 轉(zhuǎn)向管柱侵入量.104.8 踏板侵入量.114.9 前圍板侵入量.115 總結(jié).126 誤差分析.12正碰結(jié)構(gòu)分析報告

2、Q 汽車有限公司第 1 頁 共 12 頁1 1 分析目的和意義分析目的和意義在車輛的設(shè)計階段進(jìn)行車輛的碰撞仿真模擬，可以將車輛所需要的碰撞性能考慮在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為順利通過實車碰撞試驗做一些先導(dǎo)性的工作，同時碰撞性能是國家相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)制要求，準(zhǔn)確的模擬碰撞過程，并將結(jié)果反饋設(shè)計部門，做好車輛的碰撞安全設(shè)計是出于對駕乘人員安全的考慮，同時，優(yōu)秀的車輛碰撞性能也是車輛占有市場的重要的技術(shù)資本。2 2 使用軟件說明使用軟件說明在本次模擬中，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 前處理軟件，由 ALTIAR 公司開

3、發(fā)，目前在世界上的應(yīng)用非常廣泛。HYPERMESH 具有強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格前處理功能，并且與眾多的主流 CAE 求解器具有良好的接口。LS-DYNA 是一款功能強(qiáng)大的顯式通用分析有限元程序，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題。3 3 整車參數(shù)整車參數(shù)3.1 整車基本參數(shù) QQ 基本參數(shù)如下所示：表 1 Q 基本尺寸車輛型號Q發(fā)動機(jī)型號BG13-20長mm4140寬mm1590外形尺寸高（空載）mm1935軸 距mm2760前 懸mm650后 懸mm725前輪距（空載）mm1360輪距后輪距（空載）mm1360整車整備質(zhì)量kg1060整備狀態(tài)軸荷（前/后）kg5

4、35/525整備狀態(tài)軸荷百分比（前/后）%50.47%/49.53%滿載質(zhì)量kg1810滿載軸荷（前/后）kg685/1125質(zhì)量參數(shù)滿載軸荷百分比（前/后）%37.85%/62.15%正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 2 頁 共 12 頁3.2 有限元基本參數(shù)本次根據(jù)項目組提供的 Q 整車數(shù)模、零部件明細(xì)表及質(zhì)量、材料特性等數(shù)據(jù)進(jìn)行CAE 分析，考察整車 100%正面剛性壁障碰撞安全性能。使用的主要材料有DC01、DC03、BLD、20#、B340/590DP、BUSD、ABS、PP 等。模型基本參數(shù)如下：表格 2 Q 有限元模型信息整備質(zhì)量：1080Kg前排座椅 R 點：X：1195

5、Z：616假人質(zhì)量：駕駛員：75Kg 副駕駛：75Kg總質(zhì)量：1230Kg節(jié)點總數(shù)：983019單元總數(shù)：889579三角形單元總數(shù)：31493（3.5%）圖 1整車有限元模型圖 2 壓潰空間計算： Crashable Space300mm 300mm正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 3 頁 共 12 頁圖 3 白車身板材厚度分布（mm）圖 4 開閉件板材厚度分布（mm）3.3 邊界條件定義試驗車輛以 50的速度與固定剛性障礙壁表面垂直相撞。在本次模擬中，撞擊接hkm/觸方式為剛性墻，碰撞時速度為 50 （沿 x 軸負(fù)向） ，碰撞角即垂直于壁障前表面hkm/的直線與車輛縱向行進(jìn)方向線之間的

6、夾角為 0 度，同時對整車模型施加向下的重力加速度 g=9.81，如下所示：2/sm正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 4 頁 共 12 頁圖 5QQ 正面碰撞模型4 4 正面正面 100%100%剛性壁障碰撞分析結(jié)果剛性壁障碰撞分析結(jié)果4.1 能量檢查碰撞過程中能量的變化以及質(zhì)量增加情況是評價模型是否正確的重要指標(biāo)。表格 3 能量檢查檢查項計算結(jié)果要求沙漏能1.78%5%能量比1.00%2%質(zhì)量增加0.46%5%總能量（KJ）123KJN/A時間步長（S）7.2E-7N/A檢查結(jié)果模型有效圖 6 能量曲線正碰剛性壁障撞擊速度：50Km/h地面重力 g正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 5

7、 頁 共 12 頁圖 7 質(zhì)量增加曲線4.2 全局技術(shù)指標(biāo)剛墻反力曲線反映碰撞過程中剛墻受沖擊力的大小，同時也可以看出整車加速度的變化情況，如果剛性墻反力峰值過大，可能會導(dǎo)致車架乃至整車加速度過大，這對于乘員的保護(hù)是不利的。剛性墻最大反力為 488KN，在 35ms 左右處出現(xiàn)，如下所示：圖 8剛性墻反力時間歷程曲線要滿足碰撞法規(guī)試驗的要求，從技術(shù)指標(biāo)上來講，就是使車體的碰撞性能及乘員的損傷指標(biāo)都在一定的限制范圍以內(nèi)。其中，乘員頭部、胸部等的碰撞加速度受車體碰撞加速度的影響較大。在生產(chǎn)實際中，降低車體碰撞加速度是設(shè)計需要重點考慮的一個方面。整車加速度峰值為 40 g。圖 9整車加速度時間歷程曲

8、線正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 6 頁 共 12 頁4.3 整車變形情況碰撞模擬過程中各個時段的變形情況可以反映出整車在碰撞過程中的變形情況，0ms、20ms、40ms、60ms、80ms 整車碰撞變形如下所示：圖 100ms 整車碰撞變形情況圖 1120ms 整車碰撞變形情況圖 1240ms 整車碰撞變形情況正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 7 頁 共 12 頁圖 1360ms 整車碰撞變形情況圖 1480ms 整車碰撞變形情況4.4 前縱梁變形情況碰撞過程中，前縱梁吸收了碰撞的大部分能量，為主要吸能部件，其變形情況如下：圖 15 0ms 前縱梁變形情況正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車

9、有限公司第 8 頁 共 12 頁圖 16 20ms 前縱梁變形情況圖 17 40ms 前縱梁變形情況圖 18 60ms 前縱梁變形情況正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 9 頁 共 12 頁圖 19 80ms 前縱梁變形情況4.5 B 柱下方加速度B 柱下方加速度在碰撞過程中最能反應(yīng)假人加速度狀態(tài)，直接影響假人碰撞過程中的各項傷害值，是整車碰撞安全性能優(yōu)化的重要指標(biāo)。其峰值分別為 39.5g 39.8g。圖 20 B 柱下端加速度曲線4.6 A 柱侵入量在縱向沖擊力的作用下，A 柱主要承受與車輛坐標(biāo)系 XZ 平面平行的縱向沖擊力的作用，主要表現(xiàn)為縱向壓縮的狀況。圖 21A 柱侵入量測量示意圖

10、正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 10 頁 共 12 頁如圖 21 所示，取門框上中下三處參考點，分別測出左右側(cè)的 AB 柱間距變化量，來判斷 A 柱侵入程度。圖 22 左側(cè) A 柱侵入量圖 23右側(cè) A 柱侵入量A 柱侵入量總結(jié)：表 4 A 柱侵入量/mmLeft(mm)Right（mm）Upper（L1）2312Middle (L2)4024最大侵入量Lower(L3)48344.7 轉(zhuǎn)向管柱侵入量轉(zhuǎn)向管柱向上向后移動量過大，可能導(dǎo)致駕駛員頭部、胸部等的傷害增加。圖 24 轉(zhuǎn)向管柱侵入量測量示意圖正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 11 頁 共 12 頁圖 25 轉(zhuǎn)向管柱向上向后侵入

11、量轉(zhuǎn)向管柱侵入量總結(jié)：表 5 轉(zhuǎn)向管柱侵入量向上向后最大侵入量36354.8 踏板侵入量在正面碰撞過程中，踏板侵入過大可能增加假人大腿、小腿、腳踝等的傷害。圖 25 踏板侵入量踏板侵入量總結(jié)：表 6 踏板侵入量技術(shù)指標(biāo)最大侵入量/mm向上0加速踏板向后34向上0剎車踏板向后47向上8離合踏板向后324.9 前圍板侵入量在正面碰撞中，前圍的侵入是造成假人胸部、腹部以及大腿受到傷害的重要原因之正碰結(jié)構(gòu)分析報告 Q 汽車有限公司第 12 頁 共 12 頁一，如果侵入量過大，則可能導(dǎo)致這些部位傷害過大。Q 前圍最大侵入量為 139.5mm。圖 26 前圍侵入量位移圖5 5 總結(jié)總結(jié)本文根據(jù)提供 Q 數(shù)據(jù)，進(jìn)行了該車的正面 100%剛性壁障碰撞安全性能分析，在分析過程中，嚴(yán)格按照項目組提供的數(shù)據(jù)，真實反映了實車的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)項目組提供的材料特性、密度、質(zhì)量設(shè)置參數(shù)等進(jìn)行計算。表 7 總結(jié)目標(biāo)值技術(shù)指標(biāo)高性能值低性能值分析值左邊48A 柱侵入量右邊10020034向上728836轉(zhuǎn)向管柱侵入量向后9011035向上0加速踏板向后34向上0剎車踏板向后47向上8踏板侵入量離合踏板向后向上：72向后：100向上：88向后：