基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析
基于虚拟试验的汽车40%偏置碰撞抗撞性分析
De o m a l r ir I p c a h rh n s f r b e Ba re m a tCr s wo t i e s
De g Zh D 1 n o we ̄ 。Ga e oW
( e to uo oi n i eig Hu e A t t eId s i ntue S ia 4 0 2 C ia D p. f t t eE g e r , b i uo i u te Is tt, hy n4 2 0 , hn ) A m v n n mo v n r s i
Ab t a t h n t l me t mo e f o fe eo main b rir n h d lo a o n c r sr c :T e f i e e n d l o f t d f r t a r s a d t e mo e f a s lo a i e s o e 1 0 fo tl i p c e e e tb i e n a i ae .Ac o d n o EC 4 0 ,t e f i l me t % r na m t w r sa l h d a d v l t d 0 a s d c r i g t E R9 . h n t ee n 1 i e mo e f4 % o s t mp c ss tu . s d o h i u lts t o . 0 o s tc l so r s — d lo 0 f e i at wa e p Ba e n t e v r a e tme h d 4 % f e o l in c a h t i w r ie swa n lz d a d t e me s r s o r v n e 4 % o s tc l so r s w r i e sw r o h n s sa a y e n h a u e fi o i g t 0 t mp h f e ol i n c a h o t n s e e i h pooe . r p s d
碰撞模拟仿真对不同车速下汽车碰撞响应的探究
碰撞模拟仿真对不同车速下汽车碰撞响应的探究近年来,由于交通事故频发,对汽车碰撞安全性能的研究变得日益重要。
为了减少交通事故造成的人员伤亡和车辆损失,汽车碰撞模拟仿真成为了一种有效的工具。
本文将通过对不同车速下汽车碰撞的模拟仿真,探究不同车速对汽车碰撞响应的影响。
1. 研究背景交通事故是当前社会面临的重大安全问题之一。
根据统计数据显示,不同车速下的交通事故造成了大量的人员伤亡和财产损失。
因此,了解并优化汽车在不同车速下的碰撞响应对于提高汽车碰撞安全性能具有重要意义。
2. 方法介绍为了研究不同车速下汽车碰撞的响应情况,我们使用了碰撞模拟仿真方法。
该方法通过建立各种车辆碰撞的数学模型,并结合计算机技术,实现了对碰撞过程的全面模拟和分析。
通过改变模型中汽车的车速,我们可以模拟不同车速下的碰撞情况,并观察汽车的碰撞响应。
3. 实验设计为了探究不同车速对汽车碰撞响应的影响,我们设计了以下实验:1) 实验参数a) 碰撞速度:我们将选择不同的车速作为实验参数,包括30 km/h、50 km/h和70 km/h。
b) 碰撞角度:为了充分考虑实际交通事故的情况,我们将选取不同碰撞角度进行仿真模拟。
2) 碰撞模拟a) 建立模型:我们将选择一款常见的轿车作为研究对象,并通过三维建模软件建立汽车的几何模型。
b) 碰撞仿真:通过在仿真软件中设置相应的碰撞参数和车速参数,进行碰撞仿真,并获取碰撞响应数据。
4. 实验结果与分析通过对不同车速下的碰撞模拟仿真,我们得到了如下结果:1) 碰撞响应曲线随着车速的增加,碰撞响应曲线呈现出明显的变化。
在低速碰撞下,汽车的碰撞响应相对较小,但随着车速的增加,碰撞响应迅速增大。
2) 碰撞响应时间不同车速下的碰撞响应时间也存在一定差异,高速碰撞下汽车的碰撞响应时间更短。
这提示了在高速碰撞中,车辆乘员受到的冲击更加剧烈,应引起更高的警惕。
5. 结论与建议基于以上实验结果,我们得出以下结论:1) 车速对汽车碰撞响应有着明显影响,高速碰撞下汽车的碰撞响应更为严重。
汽车碰撞模拟仿真分析2024
引言概述汽车碰撞模拟仿真分析是一种用于研究汽车碰撞行为和评估车辆安全性能的有效工具。
通过模拟仿真分析,可以预测车辆碰撞时的动力学响应、车辆结构变形、乘员保护性能等重要参数,从而为车辆设计和安全评价提供依据。
本文将从不同角度详细分析汽车碰撞模拟仿真分析的相关内容。
正文内容1. 碰撞模拟仿真的意义和优势1.1 碰撞模拟仿真的意义碰撞模拟仿真可以在物理实验之前对车辆性能和安全性进行全面有效的评估,为车辆设计提供指导和改进方向。
1.2 碰撞模拟仿真的优势碰撞模拟仿真可以大幅度节省成本和时间,减少人力资源和实验设备的消耗,同时可以对碰撞过程中的细节进行深入分析。
2. 碰撞模拟仿真的基本原理和方法2.1 碰撞模拟仿真的基本原理碰撞模拟仿真基于有限元法和多体动力学原理,通过对车辆和碰撞体建立的数学模型进行求解,得出车辆碰撞时的动力学响应和结构变形。
2.2 碰撞模拟仿真的基本方法碰撞模拟仿真的基本方法包括车辆建模、材料特性建模、约束条件设定、求解模拟过程和结果分析等。
3. 碰撞模拟仿真的关键技术与挑战3.1 车辆碰撞行为建模车辆碰撞行为建模是碰撞模拟仿真的关键技术之一,需要考虑车辆的刚体运动、车辆结构变形和碰撞力的传递等因素。
3.2 材料特性建模材料特性建模是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确描述车辆结构材料的力学行为,即材料的本构关系和损伤模型。
3.3 碰撞力传递与刚体运动碰撞力传递与刚体运动是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确计算车辆碰撞过程中的力学响应,包括碰撞时间、碰撞角度和碰撞动量等。
3.4 界面接触与摩擦界面接触与摩擦是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要准确描述车辆和碰撞体之间的接触行为和摩擦特性,包括接触力和接触面积等。
3.5 解算算法与计算效率解算算法与计算效率是碰撞模拟仿真中的关键技术之一,需要选择合适的数值方法和算法,提高仿真计算的精度和效率。
4. 汽车碰撞模拟仿真的应用领域4.1 车辆设计与优化汽车碰撞模拟仿真可以帮助车辆制造商进行车辆设计和优化,提高车辆的安全性和性能。
汽车碰撞安全测试与仿真分析
汽车碰撞安全测试与仿真分析随着人们对汽车安全性的重视程度不断提高,汽车碰撞安全测试和仿真技术也在不断发展。
汽车碰撞安全测试是指通过模拟车辆在不同碰撞条件下的受力情况,以评估车辆在事故中保护乘员的能力的测试。
而汽车碰撞仿真技术是指通过数值仿真和模拟碰撞过程的虚拟实验方法,来预测碰撞事故时车辆、乘员的受力情况和受伤程度。
1. 汽车碰撞安全测试的种类汽车碰撞安全测试主要分为正面碰撞测试、侧面碰撞测试、翻滚测试和后面碰撞测试等几种。
正面碰撞测试是指将被测试车辆以固定的速度直接冲撞到一个死板物体上,以模拟车辆前方撞击的情况。
侧面碰撞测试是指被测试车辆在一定速度下,被另一辆车以固定的角度撞击,以模拟车辆侧面撞击的情况。
翻滚测试是指被测试车辆在制定条件下,实现翻滚,以模拟车辆翻滚事故。
而后面碰撞测试是以车辆被后方车辆撞击为主。
2. 汽车碰撞仿真的基本原理汽车碰撞仿真技术主要是通过计算机模拟和数值分析的方法,来预测车辆在碰撞过程中的受力情况和受伤程度。
汽车碰撞仿真的基本原理是通过将车辆进行三维建模,以及指定碰撞的速度、角度以及受力部位等参数,再进行数值计算和分析,从而得到车辆在碰撞过程中的受力情况和变形情况。
3. 汽车碰撞安全测试的目的汽车碰撞安全测试的主要目的是为了评估车辆在发生碰撞事故时对乘员安全的保护能力,以及消除车辆在碰撞中的弱点,并对车辆的安全性能进行指标评价,从而进一步促进汽车制造业的可持续发展。
4. 汽车碰撞仿真技术的优势汽车碰撞仿真技术相对于汽车碰撞安全测试具有很多的优势,其中最显著的就是提高了测试的效率,赋予了汽车设计师更多的设计自由度,同时减少了车辆试验的成本和周期。
因为采用了计算机模拟的方法,实验的变量范围扩大,同时可以更快地评估更多种类的机构或车体设计。
汽车碰撞仿真技术还能大大减少对车辆的损坏和对人的伤害,从而更好地保护人们的生命安全。
5. 汽车碰撞安全测试与仿真技术的未来发展随着汽车碰撞安全和仿真技术的不断发展,越来越多的新技术不断出现,如车联网技术、自动化驾驶技术、全息激光传感技术等,这些新技术都将进一步提高汽车碰撞安全和仿真技术的效率和精度。
基于虚拟仿真的汽车碰撞仿真技术研究
基于虚拟仿真的汽车碰撞仿真技术研究随着汽车行业的不断发展,汽车碰撞安全成为一个备受关注的话题。
汽车碰撞实验是一项非常危险和昂贵的工作,而通过虚拟仿真技术,可以大大降低实验成本,提高实验安全性,并且还可以更精确地模拟不同情况下的碰撞情况,因此,基于虚拟仿真的汽车碰撞仿真技术越来越受到人们的关注和应用。
一、虚拟仿真技术的技术原理虚拟仿真技术是通过计算机软件模拟实际物理过程的技术。
在汽车碰撞实验中,虚拟仿真技术能够模拟汽车的碰撞过程,包括撞击力的大小和方向、车辆的运动状态、车体变形、碰撞后车辆停止运动位置等一系列参数。
虚拟仿真技术可以模拟不同速度、角度、型号的车辆在不同情况下的碰撞,帮助汽车制造商和研究人员更好地了解碰撞的物理过程,以及各种部件的相互作用和损伤情况,提供更好的产品和技术支持。
二、虚拟仿真技术在汽车碰撞实验中的应用1. 碰撞测试前设计验证在汽车制造过程中,通过虚拟仿真进行碰撞测试前设计验证,优化车身结构和材料的使用方式,降低车身重量,提高车身稳定性和安全性。
这种前期验证可节省实际测试成本,缩短实验周期,提高碰撞测试成效,并减小安全事故风险。
2. 碰撞测试现场参数验证在汽车碰撞测试现场,可以对车辆进行实时监测,并将情况反馈给虚拟仿真系统,以验证仿真模型的精准度。
可以对碰撞现场采集的数据进行回归,使得实际测试结果与虚拟仿真预测结果更加接近。
3. 碰撞实验数据预测通过虚拟仿真技术,可以预测车辆在不同碰撞情况下的轿车的变形和损坏情况。
这样做可以帮助汽车制造商预测可能的设计问题,并加以调整。
早期发现和纠正问题可以提高汽车的整体安全性和坚固性,降低制造成本和投资风险,免去日后损失。
三、汽车碰撞仿真技术的应用场景1. 汽车碰撞试验一些汽车制造商会在汽车生产前进行一系列的碰撞实验,以确定汽车的安全标准。
在这些实验中,虚拟仿真技术可以帮助工程师更好地理解汽车的关键部件在不同情况下的运作方式和相互作用。
这一技术使得工程师们能够更好地优化汽车的设计,提高汽车的整体性能。
基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估
基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估在如今现代化社会中,汽车已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
然而,随着道路交通的日益拥挤和交通事故的频发,如何提高驾驶安全性成为了一个迫切的问题。
为了解决这一问题,虚拟现实技术(VR)被广泛应用于车辆驾驶模拟与安全评估中。
本文将探讨基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估的概念、应用、优势和未来发展。
车辆驾驶模拟是通过虚拟现实技术重建真实道路和交通环境,并让驾驶者在模拟环境中实际操作进行驾驶练习和技能培训的过程。
通过驾驶模拟器,驾驶者能够体验各种不同的交通场景,如高速公路、城市道路和恶劣天气条件,提高其对各种驾驶情况的应对能力和安全意识。
同时,驾驶模拟器还可以模拟紧急情况,如刹车失灵和紧急转向,让驾驶者学习和训练处理突发事件的能力,从而提高驾驶安全性。
虚拟现实技术在车辆驾驶模拟与安全评估中的应用已经取得了显著进展。
首先,虚拟现实技术能够提供高度逼真的仿真体验,使驾驶者感受到真实驾驶场景中的速度、声音和振动等感觉。
驾驶者可以在虚拟环境中进行多次实践和重复训练,以减少在真实道路上的驾驶误差和事故风险。
其次,虚拟现实技术还可以创建各种复杂的交通场景和障碍物,如交叉路口、行人和其他车辆,让驾驶者在模拟环境中面对各种挑战,提高其应对复杂交通情况的能力。
此外,虚拟现实技术还可以测量和记录驾驶者的反应时间、注意力集中度和驾驶行为,通过评估数据来评估驾驶者的驾驶能力和安全性,为提高驾驶技能和驾驶安全性提供科学依据。
基于虚拟现实技术的车辆驾驶模拟与安全评估具有许多优势。
首先,它可以提供安全的驾驶训练环境,减少在真实道路上的事故风险,并降低驾驶者的不安感和焦虑感。
其次,虚拟现实技术的可视化和交互性能够帮助驾驶者更好地理解和掌握驾驶技巧,提高其对驾驶环境的感知和理解能力。
此外,驾驶模拟器还可以提供及时的反馈和建议,帮助驾驶者改正错误和纠正不良驾驶习惯,形成正确的驾驶行为和安全驾驶意识。
完全正面碰撞时轿车的安全仿真分析
关键词 :被动安全性 ;耐撞性 ;仿真分析
中图分类号 :U 6 .4 4 71
文献标 识码 :A
文章编号 :10 —0 02 0 )40 4 —3 0 5 19 (060 —2 90
汽 车 的安全 问题 是人 们最 关心 的 问题 之 一 。许 多 国家 制定 了相 应 的关于 乘员 保护 的法规 ,我 国也 制 定 了关于 乘员 的保护 法 规 ,规 定未 上市 的汽 车必 须 通过 试验 验证 ,满足 法规 的要 求 ; 已上 市 的汽 车 未通 过 试验验 证 的必 须加装 安全 设 备 ,提 高其 安全 性 能 , 以达 到法规 的要 求 。 汽 车安全 分 为主动 安全 和被 动 安全 ,被动 安全 的研究 有传 统 的试 验方 法 和分 析方 法…;试 验方 法 是 以交通 事 故在现 的形式 来分析 汽 车 的耐 撞 性 的; 分 析方 法是 以计 算机 为平 台 ,软 件 为工具 ,数 学和 力 学为 基础 的虚拟 试验 技 术 。两 种方 法相 比,前 者
一
对 碰 撞 安 全 的虚 拟 仿 真 分 析 目前 主 要 有 多 刚 体动 力学 、 限元和 多 刚体 与有 限元 结合 的方 法L。 有 2 J 多刚 体动 力学 法主 要是 运用 一些 无质 量 的弹簧 、阻
2 Jn h u P b i r f cHe d Of c . iz o 2 0 0. i a) . iz o u l T a a  ̄ e Jn h u 1 1 0 Ch n c i
Ke r : a sv a ey: r s y wo ds p s i e s f t c a hwo t i e s smu a on rh n s ; i l t i Abs r t Ba e x lc tn nln a ni lm e tt o y h e fn t l me tmo lofwh l t ac : s d on e p ii o ie r f t e e n he r ,t ie e e n de o e i e i
汽车碰撞模拟仿真对车辆碰撞事故风险的影响
汽车碰撞模拟仿真对车辆碰撞事故风险的影响随着汽车行业的发展和人们对行车安全性的关注度提高,汽车碰撞模拟仿真技术逐渐成为评估车辆碰撞事故风险的重要手段。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真对车辆碰撞事故风险的影响。
1. 汽车碰撞模拟仿真技术的应用背景在过去的几十年里,汽车碰撞测试一直是评估车辆安全性能的主要方法之一。
然而,传统的全尺寸碰撞试验成本高昂、实验周期长,并且无法模拟各种复杂的车辆碰撞事故场景。
这些问题使得汽车制造商和研究机构积极寻求一种更经济、更高效的评估车辆碰撞风险的方法,从而推动了汽车碰撞模拟仿真技术的出现和发展。
2. 汽车碰撞模拟仿真技术的原理和方法汽车碰撞模拟仿真技术基于计算机辅助工程(CAE)理论和方法,通过计算机建立虚拟的车辆模型,并进行各种碰撞测试的仿真模拟。
其核心是利用有限元分析方法对车辆的结构进行建模和分析,预测车辆在碰撞过程中的受力和变形情况,并通过计算数据来评估碰撞风险。
3. 汽车碰撞模拟仿真技术的优势汽车碰撞模拟仿真技术相比传统的碰撞试验具有以下几个明显的优势:3.1 成本和时间效益:传统的全尺寸碰撞试验需要大量的人力、物力和财力投入,而碰撞模拟仿真技术只需一台计算机和合适的仿真软件即可完成模拟分析,成本和实验周期大大降低。
3.2 精细化分析:通过对车辆结构进行精确建模,碰撞模拟仿真技术可以提供更准确的碰撞效果预测和安全性能评估,帮助设计师优化车辆结构,提高车辆的安全性能。
3.3 多样化碰撞场景模拟:汽车碰撞模拟仿真技术可以模拟各种不同速度、不同角度、不同类型的碰撞场景,帮助研究人员更全面地了解车辆在不同碰撞情况下的受力和变形情况,为车辆安全性能提供全方位的评估。
4. 汽车碰撞模拟仿真技术在车辆碰撞事故风险评估中的应用4.1 车身结构设计优化:通过碰撞模拟仿真技术,汽车制造商可以在车辆设计初期就对车身结构进行优化设计,以提高车辆在碰撞中的安全性能。
通过调整车身的材料、结构和布局等因素,可以最大限度地减少碰撞时车辆结构的变形,保护车内乘员的安全。
仿真模拟技术在汽车碰撞测试中的优势与局限性
仿真模拟技术在汽车碰撞测试中的优势与局限性近年来,随着汽车行业的迅猛发展和消费者对汽车安全性能的日益关注,汽车碰撞测试成为了评估和提升汽车安全性能的重要手段之一。
而在汽车碰撞测试中,仿真模拟技术的应用日渐广泛。
本文将探讨仿真模拟技术在汽车碰撞测试中的优势与局限性。
一、优势1.减少成本和时间相较于传统的实验性碰撞测试,仿真模拟技术能够大大减少测试所需的成本和时间。
传统的实验性碰撞测试需要制造和购买大量的试验样车,并进行一系列的试验,包括实际车辆碰撞实验、数据收集和分析等,耗时且代价高昂。
而仿真模拟技术通过利用计算机模型和虚拟仿真软件,能够在虚拟环境中进行碰撞试验,减少了实验所需的物质资源和时间成本。
2.精确复现真实情况仿真模拟技术可以精确复现真实碰撞情况,能够较为准确地模拟车辆碰撞过程中的各种物理现象和力学响应。
通过合理的材料属性、结构参数和边界条件设置,可以模拟不同类型和强度的碰撞,从而评估车辆的安全性能。
3.优化设计和改进仿真模拟技术可以帮助汽车制造商优化设计和改进车辆结构,提高车辆的安全性能。
通过对碰撞试验结果的模拟和分析,可以发现潜在的问题和风险,指导工程师进行结构优化和改进。
这种方法能够快速反馈结果,提高设计效率,降低试错成本,为汽车制造商提供技术支持和决策依据。
二、局限性1.精度受限尽管仿真模拟技术在汽车碰撞测试中有着广泛的应用,但其模拟精度仍然受到一定的限制。
模型的精确性受到多个因素的影响,如材料参数的准确性、边界条件的设置以及碰撞过程中非线性效应的考虑等。
因此,模型的精度与实际碰撞情况之间可能存在差距。
2.数据验证的挑战由于仿真模拟技术的先进性和复杂性,验证模型的准确性和可靠性是一项挑战。
仅仅依靠仿真模拟结果并不足以确保其与实际情况完全一致。
因此,需要进行大量的实验对比和数据验证,以确保模型的有效性和准确性。
3.忽视外界因素仿真模拟技术在汽车碰撞测试中通常只关注车辆内部的碰撞响应,而忽略了车辆与外界环境的交互作用。
汽车碰撞模拟仿真在车辆电子系统安全性能评估中的应用
汽车碰撞模拟仿真在车辆电子系统安全性能评估中的应用随着汽车产业的不断发展和技术的日新月异,车辆电子系统已经成为现代汽车中不可或缺的一部分。
然而,车辆电子系统的安全性能在车辆设计和制造过程中的评估仍然面临着一系列挑战。
为了更好地评估车辆电子系统的安全性能,汽车碰撞模拟仿真技术应运而生,并被广泛应用。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真在车辆电子系统安全性能评估中的重要作用和应用。
1. 车辆电子系统安全性能评估的挑战车辆电子系统是指汽车中用于监测、控制和处理各种车辆功能的电子设备和软件系统。
这些系统包括刹车系统、稳定性控制系统、安全气囊系统等。
车辆电子系统的安全性能评估是确保汽车行驶安全的关键环节,然而,在评估过程中存在以下挑战:首先,传统的物理测试方法费时费力。
传统的车辆碰撞试验需要大量的时间和资源,而且还存在着安全风险。
即使完成了物理测试,也难以全面评估车辆电子系统在各种复杂碰撞情况下的安全性能。
其次,车辆电子系统的复杂性使其难以精确建模。
车辆电子系统涉及到多个部件和子系统之间的复杂相互作用,这使得其建模过程具有挑战性。
而精确的模型是评估车辆电子系统安全性能的基础。
2. 汽车碰撞模拟仿真的优势汽车碰撞模拟仿真是一种基于计算机技术和数值计算方法的虚拟测试方法。
它通过建立车辆电子系统的数学模型,模拟车辆在各种碰撞场景下的动态行为,从而评估车辆电子系统在碰撞事件中的安全性能。
与传统的物理测试相比,汽车碰撞模拟仿真具有以下优势:首先,汽车碰撞模拟仿真可以大大节省时间和成本。
通过使用计算机进行虚拟测试,可以在短时间内模拟出各种复杂的碰撞场景,降低实际测试的费用和风险。
其次,汽车碰撞模拟仿真可以提供更全面的评估。
在物理测试中,仅仅依靠试验数据难以全面评估车辆电子系统在各种情况下的性能。
而通过模拟仿真,可以获得更多的参数和性能数据,从而更全面地评估车辆电子系统的安全性能。
3. 汽车碰撞模拟仿真在车辆电子系统安全性能评估中具有广泛的应用。
汽车碰撞安全性能的虚拟试验技术
车 碰撞 安 全法 规 、欧 洲 的 E E和 E C汽 车碰 撞 安 C E
全法规 以及 日 本保安基准汽车碰撞法规 T IS等。 RA 我国也颁布了 G B和 C V R等一系列强制汽车碰 M D 撞 安全 标准 , 及到 的部 件有 安全 带 、 涉 座椅 、 头枕 、 转 向系统 、 车门锁等 , 整车碰撞试验有正面、 侧面 、 追尾 和偏置碰撞等。 早期的被动安全性研究主要采取反复试验的方 法 ,汽车结构耐撞性和乘员保护系统的性能检测 主
尺寸和车辆类型等基本信息 , 然后根据零部件 的外 形尺寸建立汽车的几何实体模型。然后需要根据碰 撞试验项 目 将几何模型网格化 。对整个碰撞变形模
的规 律性认 识 。虚拟 试验 可在 虚拟 环境 中完成 多种
每年汽车交通事故中人员伤亡数都远远超过局部战 争人员死伤的总和, 过去着重提高的动力性 、 操纵稳
定性和制动性等主动安全性能 已经不能满足要求 , 汽车碰撞安全等被动安全性能指标越来越受到人们
的重视 。
试验 ,甚至可 以完成在真实环境 中无法进行 的项 目, 并取得接近于真实试验的数据结果 。 将 虚拟 试验 技 术用 于 汽车安 全 性 检测 , 产 品 在 设计 阶段就可以进行碰撞形式 的分析 , 以便研究汽 车内各个关键部件 的应力变形情况 , 从而缩短开发 周期 、 降低研制费用 ; 对设计完成 的整车可以进行 安全性能模拟试验 ,分析 比较各项安全性能指标 , 在 得 到精 确数 据 的 同时 , 大减 少 了样 车试 验 的 次 大
和多媒体技术于一体的综合系统技术——虚拟现 实技术。 虚拟现实技术是利用计算机创建一种虚拟 环境 , 人可以通过视觉 、 听觉 和触觉 等和虚拟环境
汽车碰撞模拟仿真分析(二)2024
汽车碰撞模拟仿真分析(二)引言概述:汽车碰撞模拟仿真分析是一种以计算机模拟技术为基础的方法,用于评估汽车在碰撞情况下的性能和安全性。
通过模拟碰撞过程,可以分析汽车结构的强度、安全气囊的部署策略以及乘员的安全性能。
本文将从五个方面展开分析,包括设计目标、碰撞模型建立、模拟参数设定、结果分析以及模型优化。
正文:1. 设计目标1.1. 确定碰撞测试类型:前端碰撞、侧面碰撞、翻滚等。
1.2. 确定碰撞模拟的目的:评估车辆结构的强度、研究不同碰撞安全装置的影响等。
1.3. 设计碰撞模拟的评估指标:例如最大应力、变形量以及乘员安全性能指标等。
2. 碰撞模型建立2.1. 基于车辆CAD模型创建初始碰撞模型。
2.2. 给定初始材料属性和约束条件。
2.3. 分解模型为有限元网格。
2.4. 根据实际碰撞情况进行碰撞构件和碰撞障碍的模型建立。
3. 模拟参数设定3.1. 确定碰撞速度、碰撞角度和碰撞位置等。
3.2. 设置模拟的时间步长和总仿真时间。
3.3. 针对不同部位和组件设置不同的材料参数。
3.4. 设定边界条件和限制条件,如刚性约束和接触模型等。
3.5. 进行预处理,包括网格优化和权重设定等。
4. 结果分析4.1. 对模拟结果进行后处理,包括应力分析、变形分析等。
4.2. 分析模型在不同碰撞条件下的强度和刚度性能。
4.3. 评估车辆碰撞安全装置的效果,如安全气囊等。
4.4. 比较不同模型和参数设置下的结果差异。
5. 模型优化5.1. 根据结果分析的反馈信息,对碰撞模型进行优化设计。
5.2. 调整材料属性、组件结构等以提升碰撞性能。
5.3. 重新进行碰撞仿真,评估优化效果。
5.4. 根据评估结果再次进行优化,循环迭代,直至达到设计目标。
总结:汽车碰撞模拟仿真分析是一种重要的方法,用于评估车辆的碰撞性能和安全性。
本文从设计目标、碰撞模型建立、模拟参数设定、结果分析以及模型优化等五个大点展开了详细的阐述。
通过模拟碰撞过程并对模拟结果进行分析,可以提供汽车设计和安全装置研发的参考依据,以确保汽车在碰撞情况下具备较高的安全性能和乘员保护能力。
基于现代模拟技术的汽车碰撞模拟与安全研究
基于现代模拟技术的汽车碰撞模拟与安全研究现代汽车安全性能已经得到了高度的关注和认可,而汽车碰撞模拟技术是其中的一项重要内容。
随着计算机技术不断发展,现代模拟技术已经成为了汽车碰撞研究的主要手段之一。
本文将介绍汽车碰撞模拟技术的相关知识,并重点讨论基于现代模拟技术的汽车碰撞模拟与安全研究。
一、汽车碰撞模拟技术的基础知识汽车碰撞模拟技术的基础知识包括质点法、有限元法和Lagrange法三种模拟方法。
其中,质点法是一种数学方法,用于分析质点在碰撞中的运动和碰撞过程中能量的变化。
有限元法则是将连续体抽象成有限的几何元素进行分析,该法可以有效地分析车身结构的应力和变形情况。
Lagrange法则是将车辆建模为一系列质点的集合,通过求解质点之间的运动方程来预测车身结构的变形情况。
汽车碰撞模拟技术的主要目的是通过计算机仿真的方法来分析碰撞时车辆的行为和车身结构的变形情况,进而探究碰撞产生的因素和对车辆和乘员的影响,以期为车辆安全设计和安全性能评价提供科学依据。
二、汽车碰撞模拟技术的应用与优势汽车碰撞模拟技术在汽车制造、设计和安全研究等领域中有着重要的应用。
具体包括以下几个方面:1. 新车型设计优化通过模拟不同车型的碰撞测试情况,找出车身结构中的薄弱点,进一步优化设计方案和材料选择,从而提高车身结构的强度和安全性能。
2. 安全评价与认证通过对车辆在各种碰撞条件下的模拟测试,可以对汽车在不同情况下的安全性能进行评价和认证,为汽车行业的国际认证提供科学依据。
3. 事故重建与分析通过采用汽车碰撞模拟技术,可以对各种不同类型的交通事故进行分析,包括车辆间的碰撞、车辆与道路设施的碰撞等,为事故重建和责任认定提供关键技术支持。
汽车碰撞模拟技术的优势主要有以下几个方面:1.减少实验成本传统的汽车碰撞测试需要建造模型并且进行大量的试验,而采用汽车碰撞模拟技术可以在计算机上进行虚拟试验,从而大大减少实验成本。
2.提高测试效率汽车碰撞模拟技术可以快速分析车辆的碰撞情况,从而提高测试的效率,并且可以在不同的情况下进行测试,以预测各种情况下的碰撞后果。
基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析.doc
基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析一、引言长期以来,轿车安全性能一直是汽车工业界非常关注的课题。
用实车碰撞试验可测定轿车安全性能,但因其需在实物样机上安装各种测试设备,进行实地试验,成本高、时间长,所以探索新的试验方法一直是汽车工业界所追求的目标。
随着计算机技术的发展和各种应用软件的出现,人们可以用计算机来模拟轿车碰撞试验。
利用虚拟现实技术设计的汽车虚拟试验场可逼真地实现试验过程,通过交互改变汽车设计参数、试验道路环境,可以验证设计方案,从而达到缩短设计周期、降低开发成本、提高产品质量的目的。
与传统的实车试验相比,应用虚拟试验场具有快速、逼真、可重复性等特点,可无危险、无损坏地进行碰撞、翻倾等极限试验。
这种方法虽然不能完全取代实际的轿车碰撞试验,但却使人们能够根据计算机模拟试验的结果更好地、更精确地安排实际试验,以减少试验次数和时间,降低试验成本。
正面碰撞是汽车碰撞事故中最多、对人体危害最大的碰撞形式,也是国际上许多安全法规中规定的小型客车和轿车的最主要标准试验。
本文选取国产燃料电池轿车“超越二号”为虚拟试验对象,模拟其正面碰撞,从而预测和评价该车型的被动安全性,对该车型安全设计的改进具有指导作用。
由于燃料电池轿车目前仍属于前‘瞻型产品,其高昂的制造成本决定了暂时无法、进行实车碰撞试验,而虚拟试验场由于其无危险、无损坏、可重复性等特点正是非常合适的试验方法。
由于虚拟现实系统需要实时计算,对计算速度要求较高。
因此,实现虚拟试验场景及仿真必须要有相应的软硬件支持,本试验采用的操作系统为UNIX(多任务、多线程),硬件为双CPU高速SCSI接口硬盘的HP可视化工作站。
作者利用HYPERMESH软件对整车模型进行网格划分,建立了车辆的有限元模型,用PAM-CRASH软件建立了虚拟试验场,并模拟了正面碰撞,把分析的数据传送到虚拟环境中,驱动场景中的车辆使之形象、逼真地实现试验。
二、虚拟试验对象的建立由于计算技术的局限性,在早期的计算机模拟碰撞试验中一般只独立模拟乘员的运动响应或者整车的变形吸能,而很少将两者结合起来研究。
基于数字孪生技术的汽车碰撞仿真分析
基于数字孪生技术的汽车碰撞仿真分析一、引言汽车碰撞是汽车工程领域的核心部分,它有助于评估车辆安全性能和提高制造质量、降低成本。
然而,车辆碰撞测试非常危险、昂贵且耗费时间。
为此,数字孪生技术应运而生,它通过数字技术模拟车辆碰撞过程,具有准确性高、节约成本等优点。
二、数字孪生技术及其意义数字孪生技术指通过数字化技术对物理实体进行建模和仿真,以实现对物理实体的优化和预测。
通过数字孪生技术,汽车制造商可以构建一个仿真模型,以验证车辆在碰撞时的表现进行评估。
数字孪生技术能够对车辆碰撞进行全面的仿真分析,同时可以预测车辆在其他情况下的行为。
此外,数字孪生技术还可以将测试和验证的时间缩短至几个小时,省去了大量繁琐的传统物理测试过程。
三、数字孪生技术在汽车碰撞仿真中的应用1. 建立汽车数字孪生模型汽车的数字孪生模型可以通过扫描现有的整车或使用CAD系统创建。
然后,模型可以上传到数字孪生仿真软件中进行碰撞模拟。
2. 模拟汽车碰撞过程基于数字孪生技术的汽车碰撞仿真可以模拟各种类型的碰撞,包括正面碰撞、侧面碰撞等。
在仿真中使用各种物理特性和算法模拟碰撞过程,如应力分布、变形、意外可能的行为等。
此外,还可以使用动画工具来模拟汽车碰撞的微观和宏观行为。
3. 评估碰撞引起的损坏数字孪生仿真技术可以帮助制造商确定汽车碰撞造成的损坏程度以及需要采取的安全措施。
此外,还可以模拟和评估各种过程参数的影响,这有助于减少汽车碰撞造成的损失。
4. 优化汽车结构设计数字孪生技术可以帮助汽车制造商优化汽车结构设计。
通过分析数字孪生模型,设计师可以改进汽车的结构以增强其在碰撞时的表现。
五、结论数字孪生技术在汽车碰撞仿真分析中应用十分广泛、有效。
该技术可以极大的缩短测试时间、优化汽车结构设计、提高碰撞评估的准确性等,有助于提高制造质量、降低成本等,对汽车工程领域的发展具有重要意义。
基于虚拟样机的起重机小车碰撞仿真试验
基 于虚 拟 样 机 的起 重机 小 车碰撞 仿 真试 验
李振林 , 俞 中建 , 张 中奇2
( 1 . 上 海 市特 种设 备 监 督 检 验技 术研 究 院 , 上海 2 0 0 3 3 3 ; 2 . MS C S o t f a r e 公 司, 上海 2 0 0 0 5 2 )
a n d c a n p r o v i d e s t e c h ni c a l s u p p o  ̄ t o t h e e me r g e n c y r e s po n s e p l a n n i n g a nd a n a l y s i s o f a n a l y s i ng
装 置等 构成 . 其 质量 与 安 全 性 能 的好 坏 直 接关 系 到
第2 2卷 增 刊 1 2 0 1 3年 5月
计 算 机 辅 助 工 程
Co mp u t e r Ai d e d En g i n e e r i n g
Vo 1 . 2 2 S up p 1 . 1 Ma y 2 01 3
文章编号 : 1 0 0 6—0 8 7 1 ( 2 0 1 3 ) S 1 0 3 1 6 — 0 5
技 术 支持. 关 键 词 :起 重机 小车 ;危 险工 况 ; A d a ms ;碰撞 仿 真试验
中 图分类 号 : T H 2 1 3 . 4 文 献标 志码 : B
S N i mu l a t i o n e x : p e r i me n t o O f r - c r a ne c r a b D c r a s 。 h o 0 n t m he e v i r t ua l pr o t o t y p i n g
某乘用车的车身正面碰撞性能仿真分析
造成车身变形。
因此A 柱会更容易发生变形,此变形形式以折弯为主。
这样的变形会使驾驶舱内的乘客受伤概率增加、受伤程度加重。
同时A 柱变形过大的话,会造成驾乘人员无法打开车门逃生或由于腿部挤压无法离开事故现场的情况。
因此从保护驾乘人员生命安全的角度出发,对A 柱进行折弯变形分析意义重大。
图2所示为A 柱变形后折弯角度测量图,选取A 柱上3
个点,可以测量其角度变化。
图1 正面碰撞模型
图2 A 柱变形折弯角度测量图
图3 A柱碰撞角度变曲线
图5 前纵梁位移云图
图4 保险杠位移变化云图
终角度约为175.2°。
对比碰撞前后状态,A柱所测角度最终变化
3 仿真变形结果对比分析
针对本车型的仿真结果与执行同样碰撞标准的同车型实车碰
撞试验结果进行比对。
通过对碰撞试验车发动机舱内部和对应底盘部分观察,可以看出发动机缸盖罩和油底壳部分依然保持完好
(图7)。
发动机舱内零部件位置与正常发动机舱内布置相比,可
图6 前围板位移云图
图7 正面100%碰撞试验发动机舱变形情况
程,主要涉及的都是一些非线性大位移变形。
车辆本身包含很多零部件,本文主要针对在100%正面碰撞过程中A 柱的变化、保广告。
基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析
i uyid xo u myi f na cahi a a zdt a aete o ysrc r f h e clcri n r— e f m r tl rs n l e e l t d ut eo e ul e a j n d n o s y ov u hb t u t f l n
A src: cr i e clcr scoe s h i u l et betO e ai o h nt l n bt t A et nf l e a h sna ev ta ts o jc. nt s f ef i e met a a u l i t r h b s t i e e
拟了轿车的正面碰撞试 验 , 并对其正 面碰撞人体伤情指 数进行 分析 , 动安全性 角度分 析了燃料 电池 轿车 的车 从被
身结构对正面碰撞安全性的影响 .
关键词 : 料电池轿车 ; 燃 虚拟碰撞试验 ;被动安全性
中图分类号: 4 19 U 6 .1 文献标识码 : A 文章 编号 : 2 3 7 X 2 0 )9 2 2 5 0 5 —3 4 ( 0 6 0 —14 —0
tr fp siesft n fo tl r h. emso asv aeyi rn a a cs Ke r s f e el a ;vru lcah ts ;p sv aey ywo d :u lcl cr i a r e t a iesft t s s
长期以来 , 轿车安全性能一直是汽车工业界非 常关 注的研究课 题 . 实 车 碰 撞 试 验 可测 定 轿 车 安 用 全性能, 但需要在实车上安装各种测试设备进行实 地试验, 成本高、 时间长 , 以探索新 的试验方法一 所 直是汽车工业界所追求 的目标 . 随着计算机技术 的 发展和各种应用软件 的出现. 利用虚拟现实技术设
仿真分析在汽车碰撞模拟中的计算精度与可靠性评估
仿真分析在汽车碰撞模拟中的计算精度与可靠性评估在汽车安全性能研究领域,碰撞模拟是一个重要的手段。
它通过使用计算机仿真软件,对汽车在碰撞过程中的受力情况进行模拟与分析,以评估汽车的安全性能。
然而,对于这种仿真分析方法,我们需要关注其计算精度与可靠性。
本文将探讨仿真分析在汽车碰撞模拟中的计算精度与可靠性评估问题。
一、计算精度评估在汽车碰撞模拟中,计算精度是一个重要的指标,它影响着模拟结果的准确性。
计算精度评估主要从以下两个方面进行:1.1 数值方法选择在汽车碰撞模拟中,常用的数值方法有有限元法、多体动力学法等。
不同的数值方法适用于不同的问题和场景,其计算精度也有所差异。
因此,在进行碰撞模拟时,我们需要根据具体情况选择适合的数值方法,以提高模拟结果的计算精度。
1.2 模型建立与验证在进行汽车碰撞模拟之前,我们需要建立汽车的数学模型,并对其进行验证。
模型的合理性和准确性对计算精度有着重要影响。
模型建立时需要考虑车辆结构、材料力学性质等因素,同时还需要进行实验验证以确保模型的准确性。
只有在模型建立与验证的基础上,我们才能进行精准的碰撞模拟计算。
二、可靠性评估在进行汽车碰撞模拟时,除了计算精度外,还需要关注模拟结果的可靠性。
可靠性评估主要包括以下几个方面:2.1 敏感性分析敏感性分析是一种常用的可靠性评估方法,它通过改变参数值或模型假设等因素,观察结果的变化情况,以评估模拟结果的可靠性。
在进行汽车碰撞模拟时,我们可以对模型参数进行敏感性分析,以了解模拟结果对参数变化的敏感程度,从而判断模拟结果是否可靠。
2.2 精度验证为了评估模拟结果的可靠性,我们还需要将仿真结果与实际测试结果进行对比。
通过与实际测试结果的比对,我们可以判断模拟结果的准确性,并评估模拟方法的可靠性。
精度验证是一种常用的评估模拟可靠性的方法,在汽车碰撞模拟中具有重要意义。
2.3 算例比较在进行汽车碰撞模拟时,我们可以通过开展不同算例的比较研究,评估模拟结果的可靠性。
汽车碰撞安全性能模拟仿真分析技术研究
汽车碰撞安全性能模拟仿真分析技术研究汽车安全性能一直是人们关注的焦点,特别是在交通事故日益频繁的今天。
为了提高汽车碰撞安全性能,研究人员提出了模拟仿真分析技术,以评估和优化汽车在碰撞中的性能。
本文将对汽车碰撞安全性能模拟仿真分析技术进行深入研究和探讨。
首先,我们将介绍一些常用的汽车碰撞安全性能模拟仿真分析技术。
一般来说,这些技术分为两大类:基于有限元分析的方法和基于多体动力学仿真的方法。
基于有限元分析的方法是最常见和广泛应用的技术之一。
该方法基于有限元法,利用计算机模拟汽车在碰撞中的力学行为。
通过建立复杂的有限元模型,可以准确地评估汽车在不同碰撞条件下的结构变形和应力分布情况。
这种方法的优点是精确度高,可以提供详细的信息,如位移、加速度和应力等。
然而,它也存在一些缺点,比如需要大量的计算资源和时间,建模过程复杂,不适用于大规模仿真等。
基于多体动力学仿真的方法是另一种常用的技术。
这种方法基于物理学的原理,通过建立车辆动力学模型来模拟碰撞过程。
它主要关注车辆的整体运动和动力学特性,并根据碰撞条件计算碰撞力和车辆的加速度。
与基于有限元分析的方法相比,它的计算速度更快,适用于大规模仿真。
然而,基于多体动力学仿真的方法的精确度可能较低,无法提供与有限元分析相同的详细信息。
此外,还有其他一些辅助技术可以与模拟仿真分析技术结合使用,来提供更全面和准确的评估。
例如,通过安装传感器和摄像头来获取车辆碰撞过程中的高精度实时数据,这可以帮助验证和校准模拟仿真结果。
另外,利用人体模型和仿真软件,可以模拟人体在碰撞中的受伤情况,以评估汽车的乘员保护性能。
汽车碰撞安全性能模拟仿真分析技术的研究对于提高汽车的碰撞安全性能具有重要意义。
通过模拟不同碰撞场景,研究人员可以根据仿真结果进行结构优化,改进车辆的抗碰撞性能。
这些技术对汽车制造商和工程师来说是非常有价值的工具,可以帮助他们设计和制造更安全的汽车。
最后,尽管汽车碰撞安全性能模拟仿真分析技术在提高汽车安全性能方面取得了显著进展,但仍面临一些挑战。
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基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析作者:邬诚君一、引言长期以来,轿车安全性能一直是汽车工业界非常关注的课题。
用实车碰撞试验可测定轿车安全性能,但因其需在实物样机上安装各种测试设备,进行实地试验,成本高、时间长,所以探索新的试验方法一直是汽车工业界所追求的目标。
随着计算机技术的发展和各种应用软件的出现,人们可以用计算机来模拟轿车碰撞试验。
利用虚拟现实技术设计的汽车虚拟试验场可逼真地实现试验过程,通过交互改变汽车设计参数、试验道路环境,可以验证设计方案,从而达到缩短设计周期、降低开发成本、提高产品质量的目的。
与传统的实车试验相比,应用虚拟试验场具有快速、逼真、可重复性等特点,可无危险、无损坏地进行碰撞、翻倾等极限试验。
这种方法虽然不能完全取代实际的轿车碰撞试验,但却使人们能够根据计算机模拟试验的结果更好地、更精确地安排实际试验,以减少试验次数和时间,降低试验成本。
正面碰撞是汽车碰撞事故中最多、对人体危害最大的碰撞形式,也是国际上许多安全法规中规定的小型客车和轿车的最主要标准试验。
本文选取国产燃料电池轿车“超越二号”为虚拟试验对象,模拟其正面碰撞,从而预测和评价该车型的被动安全性,对该车型安全设计的改进具有指导作用。
由于燃料电池轿车目前仍属于前…瞻型产品,其高昂的制造成本决定了暂时无法、进行实车碰撞试验,而虚拟试验场由于其无危险、无损坏、可重复性等特点正是非常合适的试验方法。
由于虚拟现实系统需要实时计算,对计算速度要求较高。
因此,实现虚拟试验场景及仿真必须要有相应的软硬件支持,本试验采用的操作系统为UNIX(多任务、多线程),硬件为双CPU高速SCSI接口硬盘的HP可视化工作站。
作者利用HYPERMESH软件对整车模型进行网格划分,建立了车辆的有限元模型,用PAM-CRASH软件建立了虚拟试验场,并模拟了正面碰撞,把分析的数据传送到虚拟环境中,驱动场景中的车辆使之形象、逼真地实现试验。
二、虚拟试验对象的建立由于计算技术的局限性,在早期的计算机模拟碰撞试验中一般只独立模拟乘员的运动响应或者整车的变形吸能,而很少将两者结合起来研究。
随着虚拟现实技术的发展,计算机模拟碰撞试验的能力不断提高,因此本文要将乘员及约束系统模型导入到“超越二号”燃料电池轿车整车碰撞计算模型中,其中主要包括仪表板、转向系统、座椅、人体模型以及安全带等,并将两者结合起来作为一个整体进行研究,这样建立的虚拟试验对象更加符合实际情况,从而得出更可信的结果。
(一)建立燃料电池轿车的整车有限元模型1.料电池轿车车身建模燃料电池轿车车身CAE建模使用AltairHypermesh软件。
由于白车身零件基本上是薄壁板材结构,所以单元类型选择为壳单元,燃料电池车身模型总共划分为177298个单元,其中燃料电池动力系统零部件及其车架、连接件模型单元数量为76082个(图1)。
由于研究的是整车的碰撞特性,因而单元划分原则上采用四边形单元。
但是车身零部件结构形状非常复杂,仅使用规则的四边形单元会产生在边界和结构形状突变处的单元过于狭小,长宽比过大,所以在定义网格时,允许在局部(非平面处)使用内角大于45°的三角形单元,三角形单元数占单元总数的比值应尽量小,控制在10%左右,否则将会影响计算精度。
单元边长为10~30mm,如果值太小会减小时间步长,增加计算时间,2.材料定义由于在整车的正面碰撞模拟中,燃料电池汽车前舱中的动力系统零件的质量会影响整车质量的分布和转动惯量,因此需要进行质量的重新分配和局部配重,力求使模型的质量和重心位置与实际相差无几。
根据要求,钣金件通常使用ST13及ST14号材料,属于PAM-GENERIS中的103号弹性材料。
燃料电池动力系统中,电机为刚体,对于高压接线盒、低压接线盒以及电动转向泵等材料为塑料的零部件,选用ABS塑料材料。
3.刚体的定义刚体用于碰撞中变形很小或不变形的部分。
如在正面碰撞模型中,可将BA立柱之后的部分定义成刚体。
这样可大大节省计算时间,提高计算效率。
4.连接的模拟动力系统零部件通过螺栓连接在车架上,在碰撞模拟中采用杆单元连接点焊连接。
零部件与车架或梁的螺栓连接其实也可以简化为杆单元连接焊点的方式,因为螺栓的失效表现为剪切和拉断,只要定义此处焊点在这些方向上的失效就能代替螺栓连接。
5.接触定义将整车和车架模型分别定义为36号自接触(Self Contact),对于接触参数的定义,如穿透厚度、惩罚系数、摩擦系数等的定义,则均通过多次模拟结果与试验数据对比获得。
(二)建立乘员约束系统的有限元模型计算、模型中主要定义材料、刚体、爆点、接触几项。
1.材料(Material)分别对仪表板、转向系统零件以及座椅、假人进行材料定义。
其中假人材料为PAM-SAFE软件中自动生成的,仪表板材料定义为脆性材料,转向系统零件材料为铁。
2.刚体(Rigid Body)由于在碰撞过程中座椅骨架的变形很小,因此将座椅骨架部分定义为了刚体。
3.焊点(Spot weld)根据实际情况,将导入的转向系统和仪表板与整车连接起来。
4.接触(Contact Interface)由于导入了仪表盘、转向系统以及含约束系统的座椅假人模型,在碰撞过程中,人体由于惯性作用力,会和乘员舱内部件发生二次碰撞,为了能较好地模拟出在碰撞过程中人体运动响应,我们分别以下三类接触类型的共8对接触对(contact pair)。
(1)点对面的接触在PAM-GENERIS中提供了一种点对面的接触类型,即1#接触。
本文将这种接触运用于上下转向柱之间,以模拟他们之间的滑动运动副。
因为在实际的转向系统中,两者在受到冲击后将产生相对滑动,以减少对乘员的伤害。
(2)面对面的接触面对面的接触是本文中运用的最多的一种接触类型,譬如人体与乘员约束系统之间的接触均采用这种类型,包括头-胸部之间的接触、躯干-座椅之间的接触、躯干与安全带之间的接触、肢体与内饰之间的接触和头部与方向盘之间的接触。
(3)自接触除了燃料电池轿车车身的自接触外,由于考虑到座椅在碰撞过程中,亦同样会受到挤压变形,所以还同时定义了一个座椅骨架的自接触。
对于接触的参数如穿透厚度、惩罚系数、摩擦系数等的定义,则均通过多次模拟结果与试验数据的对比获得。
带乘员约束系统的燃料电池轿车整车有限元模型如图3所示,至此虚拟试验对象建立完成。
三、虚拟试验场的建立根据中华人民共和国国家标准GB/T 11551-89关于汽车乘员碰撞保护的规定,当车辆以48 km/h的速度向前行驶,与一个垂直于车辆行驶方向、或与车辆行驶方向成大于或等于60°角的固定屏障壁相碰撞时,前排座位处用座椅安全带束紧的假人,应满足下列条件:(1)假人的各部分自始至终都应在车厢内。
(2)假人头部伤害指数(HIC)不得大于1000。
(3)当作用时间超过3ms时,假人胸部质心处的合成加速度应不大于60g。
(4)假人每条大腿轴向的合力应不大于lOkN。
作者在PAM-CRASH的前处理模块GENERIS中依照国家标准定义了重力场、整车初速、垂直车速方向的刚墙等边界条件。
根据法规,整车试验是车撞刚性壁障。
在GENERIS中可通过刚墙来模拟壁障。
在本次的正面碰撞模拟中还考虑了重力(即在Z方向加一9.8 m/s的加速度场)对碰撞的影响,地面也采用刚墙方式定义,并考虑了轮胎与地面接触部分的摩擦力。
整车初速度定义为48km/h 。
带乘员约束系统的“超越二号”燃料电池轿车整车计算模型包括197047个节点,192308个壳单元,3578个体单元,18个杆单元,计算的时间步长为10-4s,碰撞时间为150ms,即直到假人回弹为止。
至此虚拟试验场建立完成。
四、虚拟试验结果分析使用PAM-CRASH的后、处理模块PAM-VIEW可以观察轿车在碰撞过程中假人所受伤害指数。
(一)头部伤害指数日HIC(Head Injury Criterion)在正面碰撞过程中,作用在人体头部沿车身纵向的加速度是最主要的加速度荷载,因此HIC 是汽车碰撞研究中最常用的评价头部损伤的标准,并且被认为是一个能适当区分接触与非接触冲击的标准。
我国的相应法规将头部伤害指数值1000定为正面碰撞过程中人体头部所能忍受的极限,高于此值将被认为会造成对乘员的伤害。
图5为超越二号燃料电池轿车的HIC值的模拟计算结果:在本文中,由模拟计算得出的超越二号燃料电池轿车的人体头部加速度模拟值HIC为1072.1。
(二)胸部3ms合成加速度指标(α3ms)生理学的研究表明,对于人体胸部的伤害指标是,人体能够忍受3ms或者更长时间的作用在上胸部(因为心、肺位于上胸腔)重心处的合成线加速度应小于60g,超出这个界限就很可能造成对人体胸腔内脏器的损伤。
图6是超越二号燃料电池轿车的3ms胸部合成加速度指标的模拟计算结果:超越二号模拟计算得出的值为54.481g,即533.914m/s+2。
和国家安全性法规中人体3ms 胸部合成加速度指标值60g相比,超越二号燃料电池轿车的人体3ms胸部合成加速度指标模拟值达到了国家规定标准。
(三)腿部轴向力荷载在碰撞过程中由于车内的结构限制,人体的某些部位,主要是腿部会受到很大的轴向力载荷,这种大力载荷会造成如骨折、组织拉伤或挫伤等伤害,因此有必要用轴向力载荷来做为一个伤情指数。
本文分别对假人的左右大腿骨受力进行了模拟,见图7和图8。
国际法规和我国的法规均规定在48km/h正面碰撞中“假人每条大腿轴向的合力应不大于10000N”。
模拟的结果表明,超越二号燃料电池轿车的人体左大腿骨最大受力值为5800N,右大腿骨最大受力值为3300N,完全符合法规要求。
(四)碰撞动画截图借助PAM-CRASH的后处理模块PAM-VIEW还可以观察轿车在碰撞过程中的变形、受力状态、速度、加速度等。
下图即为在碰撞过程不同时刻轿车模型的变形:由碰撞动画截图发现车身框架的变形并不大,因此可以推测碰撞发生后车门仍能正常打开,满足法规要求。
在我国的国家标准GB 11551-89中,对人体造成伤害的评价指标是头部伤害指数、3ms胸部合成加速度指标和腿部轴向力载荷指标3个,并且作了相应的规定。
超越二号的假人伤情指数见表1。
五、结语由于超越二号燃料电池轿车是在国产桑塔纳3000轿车的基础上改装而成的,而该型车的整车模型已经通过实车碰撞试验数据修改并验证了其模型的可信度,因此在此基础上得到的燃料电池轿车整车模型的虚拟试验结果具有相当的有效性和可信性。
通过分析可得出以下结论,燃料电池轿车基本上能够满足碰撞安全性要求。
从正面碰撞模拟结果分析来看,车门及门框变形不大,碰撞后可以正常打开以及时救生,满足国家法规要求。
在乘员伤害指数上燃料电池轿车的正面碰撞安全性尚不能完全满足国家安全性法规的要求。