基于LS-DYNA的汽车正碰分析

基于Ｌｓ—ＤＹＮＡ的汽车正碰分析 文章编号：１００２－４５８１（２０１０）０５－－００３４－０８

基子Ｌｇ＿ＤＹＮＡ的涛车正碰分析

徐建斌，陈昌明

ＸｕＪｉａｎｂｉｎ，Ｃｈｅｎ

Ｃｈａｎｇｍｉｎｇ

（同济大学汽车学院，上海２０１８０４）

摘要：文中利用ＮＸ三维建模软件构建了某汽车的三维几何模型。然后利用ＡＮＳＡ网格软件对三维模型进行网格

划分处理，并用ＬＳ—ＤＹＮＡ对汽车正面碰撞安全性能进行分析。通过对某汽车正面碰撞仿真计算，分析了汽车正面主要结构在碰撞中的结构耐撞性，并就仿真结果与真实实验数据进行对比。以研究仿真结果的准确性。

关键词：三维几何模型；网格划分；ＬＳ．ＤＹＮＡ；正碰分析

中图分类号：Ｕ４６７．１＋４文献标识码：Ａ

０前言

在汽车被动安全性研究中，汽车碰撞是一个

十分复杂的力学问题，它是一个动态的大位移和大变形的瞬态接触过程。接触和高速冲击载荷影响碰撞的全过程，碰撞系统具有大位移、大转动

起着至关重要的作用，直接决定有限元模型网格

的质量和分析时间的长短以及分析进展是否顺利，尤其在碰撞分析中尤为突出。另外，在保证模

型正确及几何元素相关联的基础上，可以进行简

化，以达到事半功倍的效果。文中利用ＮＸ软件建立某汽车整车的几何模型，该汽车三维几何模型如图１所示。

和大应变的非线性特征，以材料弹塑性变形为典

型特征的材料非线性和以接触摩擦为特征的接

触非线性的多重非线性特点。这些非线性物理陛

能的综合，使得利用传统的手段对汽车碰撞过程的精确描述和求解变得非常复杂和困难。文中进行的是汽车１００％ＯＤＢ正面碰撞的仿真分析。采用动态显式非线性有限元技术，利用ＮＸ、ＡＮＳＡ、

ＬＳ．ＤＹＮＡ等有限元软件对某汽车进行几何建模、网格建模和计算求解，依据计算结果分析了汽车正面主要结构在碰撞中的耐撞性，并将计算结果与试验结果进行对比，以验证仿真模型的准

确性。

１．２汽车有限元模型

文中应用ＡＮＳＡ做前处理。汽车保险杠、纵梁等多采用薄壳单元。对发动机、变速器等质量

图１汽车几何模型

１碰撞模型的建立

１．１汽车几何模型

块采用实体单元划分，通过其密度参数表示其质量。使用计算机进行模拟分析时，由于网格的质量直接影响计算精度和计算时间，所以在网格质

量检查过程中，需要花费大量时间。对于自由节

建立汽车整车几何模型是进行有限元分析的第一步，模型质量的好环对后续的有限元分析

３４

万方数据

点和重复单元必须删除．以免影响变形结果。因为考虑壳单元厚度后将出现穿透问题，所以必须在原有模型的基础上加以诃整，使整个模型没有初始穿透。建立的汽车有限元模型如图２所示。

孵格划分好以后还需要进｝，边界条件加载等处理．需要时车身的适当位置进行加速度设置，如表Ｉ和图３所示。

表Ｉ车身加速座加载点

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２汽车正面碰撞分析结果

２１碰撞效果

采用ＬＳ－ＤＹＮＡ处理后得到碰撞效果如图４所示。

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万方数据

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可以看出，仿真测试结果和真实实验结果非常贴近，仿真结果可靠。

基于ＬＳ—ＤＹＮＡ的汽车正碰分析

２．３力一位移对比分析

图７碰撞墙上作用力曲线图

图８车辆位移曲线图

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图９车辆的力．位移曲线图

可以看出，碰撞墙上得到的力比真实结果高

出很多，所得结果的可靠性有待进一步验证。

２．４车身变形结果分析

从加速度曲线可以看出，加速度的最大值为

图４中车身碰撞变形结果。从碰撞效果图中可以

３６－

万方数据

看出，汽车前端发生了明显的翘曲变形，保险杠系统在碰撞过程中发生塑性变形而导致完全失

效，保险杠在压变形后又反向压迫连接其上的前纵梁等前部构件，车身左右两侧翼子板和引擎盖

均发生了较大的塑性变形，产生了褶皱，起到了

很好的吸收能量作用。由于车身前部保险杠和前

纵梁在碰撞过程中的吸能作用，避免了前部车身

挤向驾驶室，保护了车中人员的安全；坐舱及车

身后部基本上没有变形。产生此现象的原因是正面碰撞发生时，汽车车身前部受到猛烈的撞击，冲击能量很大，在极短的时间内动量变化迅速，

形成瞬时数值极高的冲击力，车身前部受此冲击

力作用，在碰撞时产生的应力远远超过材料的屈服应力而发生较大的塑性变形，同时将大部分冲

击能量吸收掉，使汽车动能降低。汽车在碰撞发生过程中冲击力从前部传到后部有一个时间延迟，使汽车的坐舱和后部承受的应力减小，没有

产生明显的变形。

３结论

件进行网格建模，基于ＬＳ．Ｄｍ～进行了汽车正

文中利用ＮＸ软件进行几何建模，ＡＮＳＡ软

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