帶乘員及約束系統(tǒng)汽車正面碰撞的有限元法仿真研究new

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1、第4卷第2期安全與環(huán)境學(xué)報(bào)Vol.4No.22004年4月JournalofSafetyandEnvironmentApr.2004文章編號:100926094(2004)0220068203用板殼單元,還精確地建立了發(fā)動機(jī)、變速箱、副車架、散熱器、保險(xiǎn)杠、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等對碰撞影響較大的底盤構(gòu)件的有限元模帶乘員及約束系統(tǒng)汽車型,采用運(yùn)動副和鉸模擬車輪的轉(zhuǎn)動和跳動。為符合真實(shí)的結(jié)構(gòu)特性和節(jié)省計(jì)算時(shí)間,將其中某些剛度特別大或在碰撞中變X正面碰撞的有限元法仿真研究形很小、且?guī)缀醪挥绊懹?jì)算結(jié)果的部件定義為剛體,如發(fā)動機(jī)

2、、車身B柱以后的部分。王宏雁,肖凡采用法國ESI公司的PAM2SAFE軟件建立乘員及約束系(同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院,上海200092)統(tǒng)模型。假人使用PAM提供的50%混合III型假人模型。該模型是當(dāng)前具有代表性的多剛體-有限元混合模型,即在胸部采摘要:采用計(jì)算機(jī)模擬的方法,對國產(chǎn)某轎車發(fā)生正面碰撞時(shí),乘員用可變形的有限元單元建模,這樣就可以得到碰撞中的胸部變在佩帶三點(diǎn)式安全帶的約束狀態(tài)下的運(yùn)動響應(yīng)進(jìn)行研究,從乘員的運(yùn)動形量。由于只在胸部采用了有限元建模,有效控制了單元數(shù)量,響應(yīng)情況、乘員艙的變形情況、假人的HI

3、C值等幾個(gè)方面分析了該車型所以在能夠得到相關(guān)人體響應(yīng)的同時(shí)也保證了較高的計(jì)算效的乘員保護(hù)安全性能。模擬結(jié)果表明,該車達(dá)到了安全法規(guī)的要求。并率,這也是多剛體-有限元混合模型的優(yōu)勢所在。探討了運(yùn)用有限元法對帶乘員及約束系統(tǒng)的整車正面碰撞的計(jì)算機(jī)模座椅模型分骨架和座墊(包括靠背)2部分建模。其中座墊擬方法。采取體單元和殼單元聯(lián)合建模,即在體單元外面包上一層殼單關(guān)鍵詞:車輛工程;乘員運(yùn)動響應(yīng);正面碰撞;計(jì)算機(jī)模擬;汽車安全元,外面的殼和里面的體單元采取共用節(jié)點(diǎn)的方式相互連接。中圖分類號:U461191文獻(xiàn)標(biāo)識碼:

4、A潰縮式轉(zhuǎn)向柱分上下兩截套筒建模。這樣使得上下兩部分0引言在受到超過限定標(biāo)準(zhǔn)的軸向力時(shí)會發(fā)生潰縮,以模擬實(shí)際情況。汽車被動安全性研究最可靠的方法是進(jìn)行實(shí)車碰撞試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)際的車身結(jié)構(gòu)參數(shù),確定假人的H點(diǎn)和踵點(diǎn)位置。但實(shí)車碰撞試驗(yàn)費(fèi)用昂貴、周期長,不具備可重復(fù)性,不能作為對于安全帶裝置,同樣根據(jù)實(shí)際的安全帶定位參數(shù)來確定卷收車型開發(fā)過程中使用的唯一手段。而運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬碰撞恰好器(RETRACTOR)、肩帶鎖扣(SHOULDERSLIPRING)、帶扣可以彌補(bǔ)這些缺陷,并且能夠在設(shè)計(jì)初期預(yù)測車輛的安全性(BU

5、CKLESLIPRING)、固結(jié)錨點(diǎn)(ANCHOR)的相應(yīng)位置,并能,達(dá)到較高的精度,指導(dǎo)車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。依據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)定義各元件的參數(shù)。在卷收器和肩帶鎖扣之間的車輛碰撞的計(jì)算機(jī)模擬是隨著高性能計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)以及安全帶采用桿單元,單元大小為0.1m。與胸部和腹部接觸的安碰撞理論、材料理論、有限元理論、多剛體系統(tǒng)理論的深入完全帶部分采用四邊形薄膜單元,織帶寬度為50mm,橫向兩排善,自20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來的。國內(nèi)在車輛碰撞計(jì)單元。然后根據(jù)實(shí)際安全帶的材料特性分別定義安全帶桿單元算機(jī)模擬方面的研究始于9

6、0年代中期。部分和薄膜單元部分的材料。本文采用計(jì)算機(jī)模擬方法,對某國產(chǎn)轎車發(fā)生正面碰撞計(jì)算模型中的接觸類型主要使用PAM中的36號(SELF時(shí),乘員在佩帶三點(diǎn)式安全帶的約束狀態(tài)下的運(yùn)動響應(yīng)作分CONTACT)和33號(SURFACETOSURFACE)接觸。其中車析,考察發(fā)生碰撞時(shí),該車輛對艙內(nèi)乘員保護(hù)方面的安全性能。[2]身采用36號接觸,假人與約束系統(tǒng)間采用33號接觸。目前在我國對于乘員保護(hù)的計(jì)算機(jī)模擬,一般只對乘員的整個(gè)模型包括139129個(gè)板殼薄膜單元,2955個(gè)體單元和約束系統(tǒng)采用多剛體運(yùn)動學(xué)分析

7、,進(jìn)行模擬。本文將乘員約束15個(gè)桿單元。系統(tǒng)安放在整車中,采用有限元方法進(jìn)行,這樣就能更真實(shí)、完按照CMVDR294中正面碰撞試驗(yàn)的規(guī)定,在車輛正前方整地模擬出碰撞時(shí)乘員的運(yùn)動響應(yīng),從而作出更直觀、可靠的設(shè)置與車輛縱向軸線垂直的剛墻,以模擬真實(shí)試驗(yàn)中的壁障。評價(jià)。剛墻質(zhì)量定義成無限大。另外在XY平面上建立一個(gè)剛墻以模1乘員安全保護(hù)性能的評價(jià)方法擬地面。賦予整個(gè)計(jì)算模型在Z軸上的重力加速度曲線,在X軸的一個(gè)50km?h的初始速度。整個(gè)計(jì)算時(shí)間設(shè)置為150ms,正面碰撞過程中乘員的運(yùn)動狀況是評價(jià)整車碰撞性能必步

8、長為5ms,采用PAM2CRASH進(jìn)行模擬計(jì)算。須考慮的重要因素。不理想的乘員運(yùn)動響應(yīng),例如乘員的頭部與車身內(nèi)部的堅(jiān)硬部件發(fā)生碰撞,或轉(zhuǎn)向柱的過度后移與乘員3計(jì)算結(jié)果分析身體發(fā)生擠壓,即使傷害指標(biāo)的測量值較低,也可能導(dǎo)致較為在研究過程中,根據(jù)規(guī)定的試驗(yàn)速度首先對模型進(jìn)行80嚴(yán)重的傷害發(fā)生。這類傷害的發(fā)生與約束系統(tǒng)的性能密切相ms的試算,取得80ms時(shí)B柱減速度曲線,并與試驗(yàn)曲線進(jìn)行關(guān)。比較(見圖1)。良好的乘員保