汽車碰撞模擬分析流程

1、汽車碰撞模擬分析流程標(biāo)準(zhǔn)化文件發(fā)布號：（9456-EUATWKMWUBWUNN-INNUL-DDQTYKIIANSYS汽車碰撞分析流程Flow Chart of Auto Impact AnalysisPrepared By 史志遠(yuǎn)Date: Nov.1, 2004汽車碰撞模擬分析流程一、碰撞安全性試驗介紹：在汽車模擬分析的過程中，提高汽車碰撞安全性的LI的是在汽車發(fā)生碰撞時確保乘員生 存空間、緩和沖擊、防止發(fā)生火災(zāi)等等。但是從碰撞事故分析中可知，汽車碰撞事故的形態(tài) 也千差萬別，所以對汽車碰撞安全件能的評價也必須針對不同的碰撞形態(tài)來進行。按事故統(tǒng) 計結(jié)果，汽車碰撞事故主要可分為止面碰撞、側(cè)面碰

2、撞、追尾碰撞和翻車等兒種類型。但隨 著公路條件的改善，正面碰撞和側(cè)面碰撞形態(tài)成了交通事故中最常見的碰撞形式。按照碰撞試驗的目的區(qū)分，現(xiàn)在碰撞試驗大體可以分為三類：1) 山政府法規(guī)要求的強制性試驗：例如FMVSS208. ECE R94法規(guī)規(guī)定的正面碰撞試 驗，F(xiàn)MVSS214、ECE R95法規(guī)規(guī)定的側(cè)面碰撞試驗等等：2) 山汽車制造廠自己制定的碰撞試驗方法：例如用于提出改善汽車碰撞安全性的新 措施等等；3) 為消費者提供信息的試驗：例如美國、歐洲等國家實施的新車評價程序(NCAP)，汽車安全法規(guī)中規(guī)定了達到政府規(guī)定的最低安全性能要求，NCAP以更高的車速進行正面碰撞試驗，以展示汽車產(chǎn)品的碰撞

3、安全性能。由于法規(guī)試驗是政府強制實施的，所以，汽車碰撞試驗法規(guī)是人們關(guān)注的熱點。下表列 出了一些美國FMVSS、歐洲ECE的汽車被動安全性法規(guī)的試驗項目。表一 FMVSS與ECE的一些汽車安全性法規(guī)項目法規(guī)號美國歐洲安全帶固定點FMVSS210ECER14側(cè)門強度FMVSS214車頂強度FMVSS216ECE R66轉(zhuǎn)向系統(tǒng)FMVSS204ECER12內(nèi)部凸出物FMVSS201ECE R21汽車乘員碰撞保護FMVSS208ECE R94FMVSS214ECE R95二、人體傷害評價指標(biāo):在碰撞試驗或碰撞模擬分析的過程中，都使用了標(biāo)準(zhǔn)的碰撞試驗假人，通過測量假人的 響應(yīng)計算出傷害的指標(biāo)，用于定量

4、的評價整車及安全部件的保護效能。1） Hybrid III假人家族的傷害評價基準(zhǔn)值:下表列出了正面碰撞試驗用的Hybrid III假人家族的傷害評價基準(zhǔn)值。Hybrid III第50百 分位男性假人是目前生物保真性最好的正面碰撞試驗假人，另外，為了評價汽車對不同身材 乘員的安全保護性能，按比例方法開發(fā)了第95百分位男性的大身材假人和第5百分位女性 的小身材假人。表二Hybrid III假人家族的傷害評價基準(zhǔn)值身體區(qū)域傷害評價指標(biāo)小身材（5%）中等身材（50%）大身材（95%）頭部HIC (t2-tl<=15ms)11131000957頭/頸 接合面向前彎曲力矩（Nm）104190258向

5、后彎曲力矩（Nm）315778軸向拉伸（N）見相關(guān)文獻軸向壓縮（N）剪切（N）見相關(guān)文獻胸部胸脊椎上的加速度（g）736054粘性指標(biāo)（m/s）111大腿骨軸向壓縮（N）見相關(guān)文獻膝部小腿骨至大腿骨間的 位移（mm）121517壓縮載荷（N）255240004920小腿骨軸向壓縮（N）510480009840Fc 軸向力極限 （KN）22.935.944.22）側(cè)面碰撞假人的傷害評價基準(zhǔn)值：下表所示為目前使用的用于側(cè)面碰撞用的假人SID. EuroSID-1的傷害評價基準(zhǔn)值：表三側(cè)面碰撞用的假人的傷害評價基準(zhǔn)值身體區(qū)域傷害指標(biāo)SIDEuroSID-1頭部HIC (t2-tl<=I5ms)

6、HIC (t2-tl<=36ms)1000胸部肋骨至胸骨積壓 量（mm）42二門車（g）9090四車門（g）8585粘性指標(biāo)（m/s）1腹部橫向載荷（KN）4.5骨盆橫向加速度（g）130130恥骨結(jié)合部載荷 （KN）103）傷害評價指標(biāo)的計算a 頭部傷害指標(biāo) HIC （Head Injury Criterion）定量地評價頭部碰撞忍受能力地基礎(chǔ)是Wanyne State耐力曲線WSTC, Versace對WSTC進行了進一步地研究，提出了新地頭部傷害指標(biāo)HIC ：1 2(1)HIC = max (卜力)"©)2 一1 “式中：a -頭部質(zhì)心點地合成加速度，g ；tl

7、j2 -碰撞過程中地任意兩個時刻，s ；通常把最大地積分區(qū)間取為36ms,即要求t2-tl <=36mso當(dāng)HIC僅限于做頭部接觸碰撞 傷害評價時，將積分區(qū)間取為15ms即可。b .粘性指標(biāo) VC (Viscous Criterion)胸骨的擠壓量指標(biāo)不能很好地反應(yīng)較高速度碰撞造成地傷害地可能性，對于更高地速度 沖擊，擠壓變形速度對傷害顯得更重要。粘性指標(biāo)VC是變形速度V(t)和相對擠壓變形量C的乘積。VC的單位與速度單位相 同，為m/s,試驗表明，造成嚴(yán)重傷害的概率為25%時的忍受水平VCmax = lm/soc .胸部傷害指數(shù) TTI (Thoracic Trauma Index)T

8、TI是用于胸部側(cè)面碰撞時傷害評價的指標(biāo)，計算TTI所用的加速度值是從第12根肋 骨上得到的，對胸部傷害相關(guān)系數(shù)較大的是側(cè)面加速度峰值，當(dāng)然，還要考慮人體的質(zhì)量和 年齡。TTI = 1.4* AGE + 0.5 * (RIBY + T12Y) * MASS/Mstd (2)式中：TTI -胸部傷害指數(shù)，g ；AGE -人體的年齡，歲；RIBY -第4、8根肋骨的側(cè)面加速度峰值，g；T12Y -第12肋骨處的側(cè)面加速度峰值，g ；MASS -人體的質(zhì)量，kg ；Mstd -標(biāo)準(zhǔn)人體的質(zhì)量，Mstd二75 kgo對于50%的假人TTI可簡化為：TTI = 0.5 * (RIBY + T12Y)(3)

9、三、汽車碰撞分析的軟件介紹:前后處理軟件:etaATG3.0簡介：VPG軟件是ETA在對各大汽車廠商（女口 FORD、GM、DAIMLERCHRYSLER. KIA等）近20年合作的工程咨詢和技術(shù)服務(wù)過程中，積累了豐富的汽車業(yè)CAE技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗而開發(fā)出的整車仿真軟件。eta/VPG3.0分為三個模塊： VPG/PrePost:前后處理器模塊:前處理包括：支持多種CAD數(shù)據(jù)格式，強大的網(wǎng)格自動劃分功能，焊點的生成，100% 支持LS-DYNA的關(guān)鍵字，支持多種CAE數(shù)據(jù)格式等等；圖1. eta/VPG3.0前處理界面后處理包括：云紋圖的動畫顯示（顯示應(yīng)力，應(yīng)變，變形等），強大的GRAP H功能等

10、等；（X-Y曲線表示能量，力，位移，加速度，速度的變化歷程等） VPG/Structure:結(jié)構(gòu)模塊：-5-它是耐久性分析的環(huán)境，它包括：懸掛模塊(Suspension),輪胎模型(Tire)和路面庫(Road)；1) VPG/Structure 中 Road 庫的類型有：ROAD LIB MENUUSER DEFINEDBODY TWIST L7XNEALTERNATE SURFACEPOTHOLE 1 TRACKPOTHOLE 2 SURFACERIPPLE 1 TRACKRIPPLE 2 TRACKCHATTERSTRIPCOBBLESTONE TRACKWASHBOARD 1 SURF

11、ACEPAVE SURFACEWASHBOARD 2 SURFACEEXIT圖2. Road庫中的路面類型-#-EIA/VPG11 WASHBOHRD-Z9 WASHBOARD10 PAVE6. RIPPLE-ZI BODY TWISTnrrmnirinTmii iiiiimir11B刪黜黜刪飜腳黜腮IBS刪1iiiiioiiuiiuiiiiiumwiiiiiL山皿皿川 iu i 山 i uuiunmiiiuinni4 P0TH0LE-27-圖3Road庫中的路面類型2) VPG/Sti-ucture中的懸掛模型有：SUSPENSION TYPEFRONT SUSPENSION1 SHORT

12、LONG ARM2 MACPHERSON A-ARMREAR SUSPENSION3 MACPHERSON H-ARM4 SOLID AXLE5 FIVE LINK6 QUADRA LINK7 TRAILING ARM8 HOTCHKISS9 TWIST BEAM10 HONDA 5-LINKEX-EXIT圖4.前后懸掛的類型-9 -ETA/VPG圖5. MACPHERSON A-ARM懸掛示意圖3) VPG/Structure 的輪胎模型:zETA/VPG X圖6. VPG輪胎示意圖 VPG/Safety:安全模塊：它能幫肋我們方便進行碰撞與安全性分析。它包括：美國和歐洲的各種碰撞法規(guī)，各種

13、碰撞工具如運動壁障小車、頭部模型以及擺錘模型等，還有家人模型，安全帶模型等等。1) VPG/Safety包括的碰撞法規(guī)有：CRASHWORTHINESSFIVIX/SS；逛GULA丁IOZS2 1 4。SIDE DOOR INTRUSION24 4 DYNAMIC 5IOE IMPACT208 RIGID WALL 33ODEG216 ROOF ORUSH304 FLAT REAR IMPACT301 70% ODB REAR IMPACTECE REGULATIONS94 40% OFFSETS2/34 REAR IMPACT95 EURO SIDE IMPACTOTHER STANDARD

14、SFROhTT RIGID POLESIDE POLE IMPACTIIHS 40% ODB FRONTIIHS SIOE PASSED IMPACTAMS. RIGID V5DEGBUMPER IMPAOT-ODEGBUMPER IM PACT-OFFSETBUMPER IMPACT-PENDULUMOCCUPANT SAFETYFMVSS REGULATIONS201 FTSS HEAD IMPACT201 ETA HEAD IMPACT201 GM HEAD IMPACT207/210 SEATBELT ANCHORS225 CHILD RESTRAINTS ANO208 SLED TE

15、ST208 KNEE BOLSTER203 STEERING CONTROLECE REGULATIONS17 LUGGAGE INTRUSION圖7. VPG/Safety的碰撞法規(guī)2) VPG3.0的假人模型有：DUMMY MENUFTSS DUMMYHYBRID 50%HYBRID 5%HYBRID 95%SID Ils3 YEAR CHILDG YEAR CHILDLSTC DUMMYDEFORMABLE 50%DEFORMABLE 5%DEFORMABLE 95%RIGID 50%RIGID 5%RIGID 95%ECESIDEUS SIDEEXIT圖8. VPG/Safety的假人

16、模型ETA/UPG圖9. VPG/Safety的假人模型示意圖3) VPG3.0的運動壁障小車：E1A/UPG圖10. VPG/Safety的運動壁障模型示意圖計算軟件：LS-DYNA (version 970-PC)簡介：LS-DYNA是一個通用非線性瞬態(tài)動力分析有限元軟件，特別適合求解各種二 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動力沖擊問題，其分布存儲顯式 并行求解器提供了最快的計算速度，可運行在U nix, Linux和Windows Clusters環(huán)境下。ls-dyna還擁有更多的分析功能，包括：熱耦合分析，流體動力學(xué)，流體-結(jié)構(gòu)交互作 用、光順質(zhì)點流體動力(SPH)

17、、無網(wǎng)格分析(EFG)等。ls-dyna可以解決高速碰撞、復(fù)雜的金屬成型等問題.可以無縫地解決多物理場、多 相位、多工況等方面的問題；它作為通用的多物理仿真軟件，用戶可以通過各種功能的組合 將其運用到許多領(lǐng)域的分析。ls-dyna可以運用在：汽車碰撞及乘員安全性分析；爆炸、穿甲分析；發(fā)動機的包容性分析；板材沖壓成型模擬。四、汽車碰撞模擬分析的一般流程：由于用實際的車來做碰撞分析（特別在設(shè)計開發(fā)階段）一方面價格周期比較長，另外一 個方面價格比較昂貴，所以，大量的碰撞模擬試驗都在計算機上完成。而且，隨著計算機技 術(shù)的飛速發(fā)展，使這種分析模擬工作不但成為可能，而且越來越方便，越來越在設(shè)計開發(fā)過 程中

18、占有主導(dǎo)地位。下面就以側(cè)面碰撞分析（正面碰撞也相類似）為例，來闡述如何在計算 機上模擬整車的前碰撞分析的過程和方法并能夠驗證eta/VPG軟件（含求解器Ls-dyna）在使用 過程中的性能。1）將車模型的CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入VPG3.0 : （Import）在VPG前處理中，有多種CAD數(shù)據(jù)類型的接口，包括：UG, CATIA, IGES, PRO-E, STEP等等，如圖所示。VPG3.0可以直接將這些類型的數(shù)據(jù)讀進來。IGES (* igs;iges)LINE (Tin)VDA (vda;*.vdas)DXF (*.dxf)CATIA4 (* model)CATIA5 (* CATPart)ST

19、EP (*.stp:*.step)PROE prt;fcasm)UG C.prt圖11. VPG3.0與CAD數(shù)據(jù)的接口2）用網(wǎng)格的自動劃分功能劃分網(wǎng)格:（Auto-Mesh）-13 -在VPG3.0中有一個強大的網(wǎng)格自動劃分功能：即TOPOLOGY MESH功能。利用次功 能可以將讀入的CAD模型數(shù)據(jù)劃分成網(wǎng)格，在劃分的過程中，可以同時選取整個模型的面 來劃分，也可以對單個面逐一劃分，這樣劃分出來的網(wǎng)格質(zhì)量比較好，看起來也很光滑。設(shè) 置的參數(shù)如下：圖12. TOPOLOGY MESH參數(shù)設(shè)置在表中你可以設(shè)置這樣一些參數(shù)：單元網(wǎng)格的大小(ELEMENT SIZE).忽略孔的大小 (IGNORE

20、 HOLE SIZE),面與面的間隙(SURFACE BDY GAP),還有一些控制網(wǎng)格質(zhì)量的參數(shù) 如翹曲度(WARPAGE),錐度(TAPER),單元的長寬比fi(ASPECT RATIO)等等。一般 我們選用的網(wǎng)格的大小為10mm左右，其他參數(shù)都可以選用默認(rèn)值。如果整車模型的單元 大小一樣的話，那么整車模型的單元數(shù)就會比較多，因此，為了減少模型的大小，在碰撞分 析不是很重要的地方，相應(yīng)的網(wǎng)格尺寸可以取大一些，例如，如果是該模型已經(jīng)確認(rèn)好了要 用于模擬前碰撞分析，那么對于車的前部的網(wǎng)格要求質(zhì)量比較高，網(wǎng)格的大小也可以小一 點，而車后部的網(wǎng)格可以劃得粗略一些，網(wǎng)格的大小也可以相應(yīng)的大一些；如果

21、該模型已經(jīng) 確認(rèn)好了要用于模擬側(cè)碰撞分析，那么運動壁障車所要碰撞的那一側(cè)邊門網(wǎng)格要密一些，結(jié) 構(gòu)也要齊全一些，而對于它的對立面，網(wǎng)格尺寸可以大一些，甚至側(cè)邊門可以不畫，用質(zhì)量 塊單元來代替，所以，這是要視具體情況而定。3) 網(wǎng)格質(zhì)量檢查(Model Check)在網(wǎng)格進行自動劃分以后，需要對自動劃分的網(wǎng)格進行質(zhì)量檢查。其實，每個公司或者 每個人對網(wǎng)格質(zhì)量的認(rèn)識有所不同，因此，不同的人就可能會有不同的網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而 ETA在多年的項目工程分析過程中也形成了一套自己的標(biāo)準(zhǔn)，對于VPG3.0里各項檢查功能 來講，將ETA自己的網(wǎng)格質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置成默認(rèn)值，用戶按照這個網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢查完的 模型，在計

22、算分析完所得到的結(jié)果也就比較可靠。具體的檢查項目如圖所示：-21-MOD EL CHECKERAUTO NORMALAUTO ORIENT SOLIDASPECT RATIOBOUNDARY DISPLAYCHECK ANGLECHECK OVERLAPCHECK JACOBIANCHECK NORMALCHECK RIGID LINKCHECK ELEM. SIZECHECK SKEWCHECK TAPERCHECK VOLUME SKEWCHECK WARPAGEFEATURE LINE DISPLAYSECTION CUTCHECK FREE SURFACECHECK SPRINGCHE

23、CK JOINTCHECK MASS INERTIACHECK PENETRATIONCHECK UNCONNECTEDNORMAL ALIGNMENTENHANCE MESHSUMMARY CHECK圖13 模型檢查功能在對網(wǎng)格質(zhì)量進行檢查的過程中，如果存在網(wǎng)格質(zhì)量不好的單元，可以用VPG3.0網(wǎng)格的自動修復(fù)功能（AUTO REPAIR功能）對其進行網(wǎng)格的自動修復(fù)，或者手工進行修改。自動網(wǎng)格劃分的結(jié)果如下圖所示：圖14.車身的有限元網(wǎng)格示意圖4）創(chuàng)建焊點（Spotweld）及質(zhì)量塊單元（Trim Mass）在創(chuàng)建有限元模型的時候，建立焊點是一項重要的工作，在VPG3.0中多種連接方式可 以提

24、供給用戶。一般情況下，在LS-DYNA中，可以定義成 *CONSTRAINED_NODAL_RIGID _BODY,也可以定義成*CONSTRAINED_SPOTWELDo 在本模型中，一共產(chǎn)生了 2000多個焊點，定義的方式是*CONSTRAINED_SPOTWELDo有限元模型中，質(zhì)量塊單元代表的是一些非結(jié)構(gòu)質(zhì)量，它是由于一些結(jié)構(gòu)在創(chuàng)建有限元 模型的時候被忽略了，例如電池，備用胎，儀表盤上的部件等等，但是在分析模擬的時候， 如果這些部件完全不考慮的話，那么對整車模型的質(zhì)量就會有影響，所以，我們就用一些質(zhì) 量塊單元來代替這些被忽略部件的作用。在創(chuàng)建的時候，質(zhì)量塊單元的位置取在被忽略部件 的質(zhì)

25、心，它有兩種連接方式，一種是直接連接在節(jié)點上，另一種是當(dāng)質(zhì)心離連接點比較遠(yuǎn)的 時候通過剛性連接來連接。焊點和質(zhì)量塊如下圖所示。<>ETA/VPG圖15.焊點與質(zhì)量塊單元示意圖5) 創(chuàng)建懸掛(Suspension)懸掛的產(chǎn)生：對于汽車的懸掛模型，如果用戶有該懸掛的CAD模型，則可以按照前面所說的方法： 可以將該CAD模型導(dǎo)入到VPG3.0中，然后利用網(wǎng)格自動劃分功能對其進行網(wǎng)格劃分來得 到汽車懸掛的有限元模型，這里產(chǎn)生的懸掛是有二維或三維單元組成的。但對VPG3.0來講，還有另外一種方法，那就是在VPG/Structure模塊中，它包含有自動 產(chǎn)生懸掛的功能，我們可以利用這個功能來產(chǎn)

26、生懸掛的。在VPG中的Suspension菜單下， 它有兩種前懸掛和八種后懸掛，用戶可以根據(jù)汽車的懸掛來選擇一種懸掛類型，產(chǎn)生的過程 中界面比較友好，用戶可以自己修改懸掛的幾何參數(shù)以及彈簧的剛度，阻尼系數(shù)等等參數(shù)。 用戶也可以在該懸掛基礎(chǔ)上繼續(xù)進行修改，直到與汽車的真實懸掛一致，這里產(chǎn)生的懸掛都 是有一維單元組成的。如果通過VPG3.0自動產(chǎn)生的懸掛需要進行幾何位置上的調(diào)整，才能 讓懸掛和車身處于適當(dāng)?shù)奈恢?，以便于懸掛和車身的連接。懸掛與車身的連接：在懸掛與車身之間有多處需要連接，調(diào)節(jié)后的懸掛與周圍部件的連接關(guān)系如下圖所示。ETA/VPG圖16.焊點與質(zhì)量塊單元示意圖6) 創(chuàng)建輪胎(Tire)

27、:在VPG/Structure模塊中，包含有自動產(chǎn)生輪胎的功能，因此，在這個模型中，我們就 是利用這個功能來產(chǎn)生輪胎的。輪胎的產(chǎn)生：用VPG30來產(chǎn)生輪胎的過程中，需要定義一些參數(shù)，如下圖所示。(a) 定義輪胎壓力：VPG產(chǎn)生的輪胎它是可變形的輪胎.不是剛性的輪胎.而且在VPG 輪胎中帶有安全氣囊的，因此，在定義輪胎時需要定義輪胎的胎壓。(b) 定義輪胎的幾何參數(shù)：對于輪胎的幾何參數(shù) 都可以用VPG提供的默認(rèn)值，用默認(rèn) 值的好處是：這樣產(chǎn)生的輪胎和實際一個這樣的輪胎的剛度比較接近，不需要用戶自己去調(diào) 節(jié)輪胎的剛度。(c) 定輪胎的重量和同時產(chǎn)生輪胎的個數(shù)；(d) 輪胎的材料和特性：在輪胎產(chǎn)生的

28、同時，VPG會給輪胎的各個部位賦予材料與厚度，材料包括橡膠材料，剛性材料，彈性材料等等。圖17.產(chǎn)生輪胎時參數(shù)的設(shè)置輪胎與懸掛的連接：VPG中，輪胎和車軸之間可以定義成旋轉(zhuǎn)的，它可以用一種餃接來定義。連接用的較 接以及輪胎和懸掛的連接如下圖所示。圖1&輪胎和車軸之間的連接方式ETA/VPG圖19.輪胎和車軸之間的連接示意圖7）在VPG3.0前處理中定義車身材料、單元特性以及接觸：在VPG3.0前處理中，對于LS-DYNA的各種卡片是100%支持的，因此，如果用戶需 要定義任何卡片，都可以直接通過VPG3.0的前處理功能完成，這對于用戶是很方便的。對于懸掛和輪胎，如果是用VPG3.0自動

29、產(chǎn)生的，則這部分單元的材料以及單元特性在 自動產(chǎn)生的過程中VPG也相應(yīng)的創(chuàng)建并且也賦給了這些部件，只需對車身上的材料和單元 特性需要到VPG3.0的前處理中去賦值。如果懸掛和輪胎也是通過用戶自己劃分網(wǎng)格產(chǎn)生 的，則這部分單元的材料和單元特性也需要定義。定義車身的材料：在LS-DYNA中，關(guān)于材料的卡片就有近200種之多，用戶可以在VPG中選取材料種 類，然后再定義材料參數(shù)，材料類型有：圖20. VPG3.0中的材料列表在汽車模型有限元中，并不是所有的材料模型都能用到，對于車身上柔性體定義的大多數(shù)是彈塑性材料（LS-DYNA中對應(yīng)的是24號材料）,只是對于不同的部件它的強度有可能不一 樣，也就是

30、材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線以及屈服應(yīng)力不一樣;對于剛體定義的材料是剛性材料（LS-DYNA中對應(yīng)的是20號材料）。另外，在整車模型中，可能還有塑料材料、泡沬材料，玻璃 材料，橡膠材料等，對于不同的材料在VPG中選擇不同的材料模型以及定義不同的材料參 數(shù)。定義整車的單元特性：在VPG3.0前處理中，不同的單元類型需要定義不同的單元特性，有一維單元，二維單 元，三維單元等等，如圖所示。SELECT SECTION TYPEBEAMSDAMPERS SPRINGSPOINTPOINT MIXTURESEATBELTSSHELLSSHELLS ALESHELLS EFGSOLIDSOLID ALESOLID

31、EFGSPHTHICK SHELLSEXIT圖21. VPG3.0中的單元特性列表在汽車有限元模型中，大多數(shù)的單元類型都是殼單元因此在定義殼單元特性時選用的LS-DYNA卡片都是*SECTION_SHELL,殼單元的積分方式都選用LS-DYNA的默認(rèn)值(Belytschko-Tsay),而單元在厚度方向上的積分點個數(shù)一般取為2;對于三維立體單元的特性選用*SECTION_SOLID,對于一維梁單元的特性選用*SECTION_BEAMo定義接觸：接觸算法是LS-DYNA中一個很重要的內(nèi)容，對于模擬汽車的碰撞分析，接觸算法是必 不可少，因此，正確定義汽車各部件的接觸就顯得尤為重要。定義接觸時，一方

32、面選擇正確 的接觸類型，另一方面還要確定會發(fā)生接觸的各個部件，即主面和從面。主面和從面的定義 可以有多種形式，可以是節(jié)點集，或單元集，或部件集等等，用戶要根據(jù)接觸類型以及定義 的方便來選擇主面和從面的定義方式。在定義接觸時還要確定接觸部件之間的靜態(tài)和動態(tài)摩 擦系數(shù)也很重要。下圖所示的是3-dimension的接觸類型。圖22. VPG3.0中的接觸類型列表8)利用VPG/Safety模塊創(chuàng)建歐洲的側(cè)碰撞分析模型(ECE R95)-25 -一般在國內(nèi)，要求做的汽車碰撞分析是前碰撞，汽車廠商自己可能會做的分析是側(cè)碰撞 分析中國的碰撞法規(guī)可能參照更多的是歐洲的碰撞法規(guī)。對于前碰撞法規(guī)歐洲有ECE R

33、94, 美國有FMVSS 20&對于側(cè)碰撞法規(guī)歐洲有ECE R95,美國有FMVSS 214O這兩種法規(guī)大同 小異，它們的要求與試驗內(nèi)容之間的比較如下表所示。碰撞中被撞機動車輛結(jié)構(gòu)特性認(rèn)證規(guī)定歐洲ECE R94美國 EMVSS208要求：1. HPC<=1000；2. THPC<=75MM：3. EPC<=10KN:4假人能順利移出；5燃油泄漏量w=30g/tnin；6碰撞時汽車的側(cè)門不能被 撞開，也不能鎖上迸撞 后側(cè)門能不使用工具打 開；要求;1. HIC<=1000;2. 胸部加速度<=60g;3. 胸骨壓縮量<=75nun；4大腿力<=1

34、0KN；5.假人在車內(nèi)；6假人頸部傷害指標(biāo)，a.軸向拉力：33ODN b軸向壓力：400DNC.軸向剪力：3100N試驗內(nèi)容，障需壁前碰撞試驗30度夾角， 在汽車中心線與障礙星的交點兩 側(cè)各35OJDH1處固定防滑裝置， 碰撞速度為4850km?ho試驗內(nèi)容*障得壁前碰撞試騎，碰撞速度30mph；表四ECE94與FMVSS208法規(guī)的比較歐洲ECE R951. HPC=1000；胸部肋骨變形=42tnm: 軟組織指標(biāo)VC=1.0m/s； 腹部力不大于4.5KN (外力)2. 假人能順利移出：3. 燃油泄漏晏=30g/min；4碰撞時汽車的側(cè)門不能被撞 開，也不能鎖上，碰撞后側(cè)門 能不使用工具打

35、開；試驗內(nèi)容，1. 歐洲側(cè)撞假人，可變形移動 壁，移動壁中心線與汽車中心 皺垂直2碰掩點：移動壁的中心線通過 座椅的R點，偏差為25mm；3.碰撞速庫為50km/h美國 FMVSS2141. 動態(tài)磁撞試驗要求：HIC無要求；胸部加遠(yuǎn)度=85缶胸骨位移，燃油泄漏無要求； 撞擊邊車門不能脫高，非撞擊 邊車門關(guān)閉；2. 靜態(tài)壓縮試驗：無座様時：初始俎力22501b,中間阻力35001b,嵯值 70001b； 有座楡時：初始阻力22501b,中間阻力 43751b,峰值 120001b； lib = 0.454kg弒驗內(nèi)容?1. 美國側(cè)撞假人，可變形移動壁，盛撞方式27度接近，90度 碰撞面接觸：2.

36、 變形移動壁左邊緣距離軸心點 37111,若軸距大于114込則為 喬軸月面20in：3. 離地279mm；表五ECE95與FMVSS214法規(guī)的比較從上表可以看出，歐洲ECE R95的試驗內(nèi)容是：在車內(nèi)需要有一個歐洲側(cè)碰撞假人，移動壁障是可變形的，移動壁中心線與汽車中心線垂直，碰撞時運動壁障的速度為 50km/h,而且，對于移動壁障車的質(zhì)量也有要求，要求移動壁障車的質(zhì)量大小為950KGo在創(chuàng)建側(cè)碰撞分析模型過程中，可以利用過程引導(dǎo)的方法(Process Guidance)步一 步(Step by step)創(chuàng)建ECE R95模型是非常簡單的。在創(chuàng)建ECE R95模型時，首先要確定兩個參數(shù)：一是

37、要確定運動壁障的位置，另外一 個是由于ECE R95需要有一個歐洲側(cè)碰撞假人，因此需要確定假人擺放的位置(H- Point)。對于法規(guī)中的運動壁障車的要求，在VPG3.0中都設(shè)置成了默認(rèn)值。創(chuàng)建的方法如 下：a).將用戶自己創(chuàng)建的整車模型導(dǎo)入到VPG3.0中； b).然后選擇菜單/Safety/CrashWorthiness/ECE 95 EURO SIDE IMPACT;c) .定義側(cè)碰撞的信息，包括運動壁障車的位置和車速；如下圖。ECE SIDE IIPACT DATAITEMSVEH./BARRIER Y CLEARANCE (mm) BARRIER VELOCITY (mm/s)X OF VEHICLE WHEELBASE CENTERZ OF VEHICLE GROUND (mm)-DATAI.OOOOOOE+001|1.388889E+004|500000曰003|CLOOOOCIOE#CIOOCancel |圖23.定義側(cè)碰撞信息d) 在汽車側(cè)邊上選擇一個測量運動壁障車與汽車間距為20mm的點；e) .如果選擇要用法規(guī)中的默認(rèn)假人的話(歐洲側(cè)碰撞假人),則需要定義假人的擺放位 置，即 H-Point ；