整車碰撞仿真分析報告

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1概述13碰撞仿真模擬參數(shù)23.1整車與各總成模型2 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 3.2整車有限元模型單元數(shù)量統(tǒng)計34碰撞模擬總體結(jié)果.44.1初始方案（未加車門）.44.2優(yōu)化方案（未加車門）54.3優(yōu)化方案（加車門）55碰撞模擬優(yōu)化改進(jìn)及局部結(jié)果.85.1結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化情況8門框變形情況9方向盤運(yùn)動情況10 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 乘員系統(tǒng)模擬11結(jié)論121概述碰撞

2、仿真模擬，主要是針對碰撞法規(guī)CMVDR 294進(jìn)行的仿真模擬。 通過對模擬結(jié)果進(jìn)行分析，找出整車結(jié)構(gòu)中存在的問題，為基于改善 整車碰撞特性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。同時，通過比較優(yōu)化方案與初始 方案的碰撞仿真結(jié)果，說明優(yōu)化方案在整車碰撞特性上的改善效果。 分析所采用的軟件、初始環(huán)境與參數(shù)設(shè)置、單元類型及參考標(biāo)準(zhǔn)見下 表：模擬分析軟件PAM-CRASH2002碰撞形式正面碰撞（如下圖所示）碰撞初始速度50km/h結(jié)構(gòu)單元SolidUniformShell3積分點(diǎn)BT殼單元結(jié)構(gòu)Bar2節(jié)點(diǎn)桿單元撞擊接觸方式剛性墻參考標(biāo)準(zhǔn)CMVDR 294GB 11557-1998碰撞仿真時間0.1S2碰撞仿真模擬參數(shù)整

3、車碰撞仿真模擬，不但要模擬實(shí)車各總成之間的連接，還要細(xì) 化到各個關(guān)鍵的零部件；不但按照其實(shí)際材料特性，密度、質(zhì)量、接 觸、邊界條件、初始條件和控制參數(shù)設(shè)置，還要真實(shí)的模擬實(shí)車碰撞 時的狀態(tài)。3.1整車與各總成模型車頭有限元模型整車有限元模型側(cè)圍有限元模型后圍有限元模型頂蓋有限元模型地板有限元模型底盤有限元模型車門有限元模型注：A柱以前為吸能區(qū)，網(wǎng)格大小控制在10mm左右；中部網(wǎng)格大小為 15mm, C柱以后網(wǎng)格大小為20mm。3.2整車有限元模型單元數(shù)量統(tǒng)計LF716 0轎車有限元模型單元數(shù)量統(tǒng)計見下表:部件名稱單元數(shù)量（個）三角形單 元數(shù)量四邊形單 元數(shù)量三角形單 元比率車頭92308693

4、1853777.5%側(cè)圍484823612448707.4%地板447763379413977.5%頂棚901216288501.8%底盤6235775535480412.1%車門497223646460767.3%其他16898422164762.5%總計342016267203152967.8%一般來說三角形單元數(shù)量超過10%會影響分析的精度，從上表可 以看出，有限元模型中三角形單元的數(shù)量占?xì)卧倲?shù)的7.8%，未超 過10%的限值。3碰撞模擬總體結(jié)果20ms, 40ms, 60ms, 80ms整車碰撞變形及數(shù)據(jù)結(jié)果如下表所示4.1初始方案（未加車門）上圖為初始設(shè)計方案整車（未加車門）碰撞

5、變形示意圖，其中門 框最大變形量出現(xiàn)在前門上鉸鏈附近，峰值為72mm。4.2優(yōu)化方案（未加車門）如圖為優(yōu)化改進(jìn)方案整車主體碰撞變形示意圖，其中，門框最大變形 量出現(xiàn)在前門上鉸鏈附近，峰值為58mm （具體的改進(jìn)方案見5.1）。4.3優(yōu)化方案（加車門）上圖為優(yōu)化方案加車門后的整車碰撞變形示意圖，門框的變形量減小，峰值為13.6mm （見下圖）。前門框變形-時間歷程曲線Le+0089e+0073e+0077e+0075e+0075e+0074e+0073e+0072e+CO7Le+007能量-時間歷程曲線以下為整車碰撞過程中相關(guān)的歷程數(shù)據(jù)曲線圖，說明如下：能量曲線表征碰撞過程中動能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過程

6、，其總能量保持 不變；速度曲線表示整車碰撞過程中平均速度的變化情況。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；Kinetic Energy/TimeInternal Enerov/Tine: / :L/-一 average Veloc ity_K/T bne:Z: y-_-111111111-15000-1500-3000-4 500-6000-7 500-9000-10500-12000-13 50000.01 0.020.030.040.050.06 0.070.060.09TimeN00.01 0.020.030.040.050.06 0.070

7、.060.09Time整車速度-時間歷程曲線50000045UOOO40000035000030000025000020000015000010000G50000剛墻反力-時間歷程曲線由剛墻反力曲線可以看出，在0.022S時出現(xiàn)一凸峰，其值約為 475000N （由此計算出整車減速度峰值約為44g），在0.044S時出現(xiàn) 另一凸峰，其值約為400000NC由此計算出整車減速度峰值約為37g）， 這說明吸能梁起到了吸收大量碰撞能量的作用，初步達(dá)到了減輕乘員 傷害的目的。從圖中還可以看出，剛墻反力的變化趨勢與理想的碰撞 特性相比尚有差別，說明該車的結(jié)構(gòu)耐撞性還未達(dá)到最佳，但由于車 身結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)布

8、置的限制，已很難進(jìn)一步改善。從目前情況看，該 車的碰撞特性基本上可達(dá)到要求。4碰撞模擬優(yōu)化改進(jìn)及局部結(jié)果5.1結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化情況本項目考慮到成本問題，許多結(jié)構(gòu)件需沿用，因此，我們在優(yōu)化 時，盡量在縱梁上做文章。t IBIJ至原結(jié)構(gòu) 優(yōu)化結(jié)構(gòu)去掉縱梁前端的方孔優(yōu)化縱梁前端壓潰筋的布置：將第一條筋的 位置前移，達(dá)到均布效果，這樣壓潰變形效 果更好，增加了縱梁前端的吸能量增加零件由于布置的需要，縱梁結(jié)構(gòu)前端出現(xiàn)打彎以 避開發(fā)動機(jī)。模擬中發(fā)現(xiàn)縱梁變形時在中部 出現(xiàn)彎折，為此在此處增加了加強(qiáng)板副車架安裝支架前端向前延伸經(jīng)過仿真模擬計算發(fā)現(xiàn)，以上結(jié)構(gòu)的改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期的效果，詳細(xì)情況見5.2節(jié)。測點(diǎn)布置圖門

9、框模型通過測量發(fā)現(xiàn)，門框的最大變形位置在BE之間，我們將初始方案和優(yōu)化方案的門框變形進(jìn)行了對比。以下為兩種方案門框變形最大時的對比圖及量化后門框變形-時間歷程對比圖:初始方案(Origin Design)優(yōu)化方案(Optimized Design)從上圖可以看出，初始方案的門框變形在65ms時達(dá)到峰值，門框變 形量為72mm，優(yōu)化方案的門框變形在60ms時達(dá)到峰值，門框變形量為 58mm，比初始方案下降了 14mm，這說明優(yōu)化方案對縮小碰撞時的門框 變形量是有效的。以下為方向盤在碰撞的各個時間段的位置變化情況，箭頭所指代 表方向盤的移動方向。同時，我們給出方向盤中心相對位移曲線圖。方向盤中心相

10、對位移在三個方向的峰值：X向為26.2mm （未超 過GB 11557-1998法規(guī)規(guī)定的范圍），Y向為17.5mm, Z向為42.3mm。5乘員系統(tǒng)模擬乘員系統(tǒng)的模擬基于臺車試驗的思想，我們采用簡化模型對假人 的傷害值進(jìn)行了仿真計算：簡化模型中車身、座椅以及儀表板的幾何特性是車身三維數(shù)模 中獲得的，安全帶固定點(diǎn)位置由總布置提供。根據(jù)正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計準(zhǔn)則CMVDR294，駕駛員和乘 客均采用50分位的混合III型（Hybrid III 50%）假人模型，并 根據(jù)法規(guī)要求放置有限元假人模型。臺車初始速度為50km/h，碰撞減速度曲線來源于整車碰撞仿 真結(jié)果，這次分析選擇了車身B柱處的減速度

11、曲線。初始狀態(tài)上圖為碰撞開始和終了狀態(tài)時的假人狀態(tài)。在現(xiàn)有條件和現(xiàn)有參 數(shù)情況下，根據(jù)人體損傷指標(biāo)的計算公式可以得出：假人的頭部傷害 值（有氣囊）為783.5（法規(guī)規(guī)定的安全范圍在1000以內(nèi)），胸部變 形值為43.9mm （法規(guī)規(guī)定的安全范圍在75mm之內(nèi)），腿部受力為 7.68KN （法規(guī)規(guī)定的安全范圍在10KN之內(nèi)），均處于CMVDR 294 法規(guī)規(guī)定的安全界限內(nèi)。6結(jié)論本次碰撞模擬還處于模擬階段，尚未進(jìn)行實(shí)車試驗，一些參數(shù)的 調(diào)整還需等第一輪實(shí)車試驗完成后方可進(jìn)行，故在此我們對模擬結(jié)果 進(jìn)行初步評價。碰撞模擬的結(jié)果大致如下：由剛墻反力曲線可以看出，吸能梁起到了吸收大量碰撞能量 的作用，初步達(dá)到了減輕乘員傷害的目的。同時，由于車身 結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)布置的限制，該車的結(jié)構(gòu)耐撞性尚未達(dá)到最 佳，但從目前情況看，該車的碰撞特性基本上可達(dá)到要求。門框變形量不大，優(yōu)化結(jié)構(gòu)以后，最大變形量為13.6mm（加 車門），預(yù)計碰撞后不使用工具僅依靠人力就可打開車門。方向盤向后竄動量即X向位移量約為26.2mm