HyperWorks在汽车与行人腿部碰撞仿真中的应用
HyperWorks在汽车行业中的应用- 车辆动力学
HyperWorks在汽车行业中的应用- 车辆动力学
应用HyperWorks改善汽车操控性
无论是昂贵的运动型轿车、廉价的紧凑型车、还是SUV、越野车，操控性都决定了乘坐的舒适性和车辆动力性能。
车辆动力学工程师需要丰富的知识，分析和优化汽车性能，而仿真技术是获得最优方案所必需的。
Altair 多体解决方案可帮助仿真和优化车辆动力学所有最重要的参数：
∙悬架设计：分析悬架，寻找最优设计参数
∙操控性：:使用适当的耐久性轮胎，调节整车操控性能
∙疲劳分析的载荷预测:实现整体的耐久性分析，或者用带有耐久性轮。
整车碰撞后处理作业指导书Hyperview
1 正面刚性墙，偏置碰撞后处理以下后处理主要是基于hyperview和hypergraph完成。
其中hyperview可对图像做处理，而hypergraph可对曲线做处理。
打开hyperview：在hyperview模式下，读入d3plot文件：播放动画，使得所有相关的d3pllot文件都读入到hyperview中来。
之后，动画进度条会从undeformed更新为时间。
1.1总体变形图正碰中，一般截取0ms，20ms，40ms，60ms，80ms，100ms这六个时刻的整车变形图。
偏置碰撞中，一般截取0ms，20ms，40ms，60ms，80ms，100ms，120ms这七个时刻的整车变形图。
通过改变该值来输出不同时刻的图片。
参考：1.2 前纵梁变形图正碰中，一般截取0ms，20ms，40ms，60ms，80ms，100ms这六个时刻的纵梁变形图。
偏置碰撞中，一般截取0ms，20ms，40ms，60ms，80ms，100ms，120ms这七个时刻的纵梁变形图。
用这些命令，把纵梁单独显示出来。
（注意按住shift可以片选）参考：1.3 能量曲线（1）切换到hypergraph模式，读入glstat文件（2）选择需要输出的能量（动能，内能，滑移能，总能），点击apply。
（3）沙漏能：在ls-dyna自带的前后处理软件lsprepost里处理，如下：打开lsprepost程序：读入glstat文件：选择沙漏能hourglass energy，点击plot在弹出的对话框，点击save。
在弹出的对话框中，选择输出类型为msoft csv格式，浏览路径，输入文件名，再点击save即可。
同上，可以在hypergraph模式下打开上面保存的沙漏能文件，然后输出曲线。
（4）需要输出的五个能量：（5）沙漏能和总能比例：点击以下图标，切换到曲线编辑。
用Add新增曲线，切换到math，选择横坐标（时间）和纵坐标（沙漏能/总能），点击apply即可。
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair 公司HyperWorks 软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD 几何模型的设计中。
同时由于有限元计算的高精度，可以减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量。
本文通过两个案例，阐述了如何利用HyperWorks 软件简化边界条件及计算复杂结构的强度，并通过与理论解的对比，验证HyperWorks 软件在有限元计算方面的准确性。
2 案例一：摩擦片从动盘的强度计算由于摩擦片的形状比较特殊，九个叶片和内部八根加强筋呈同心圆分布，本案例介绍了如何灵活使用简化方法划分有限元网格及简化加载。
摩擦片从动盘的几何模型如图 1 所示。
2.1 摩擦片从动盘有限元模型的建立由上述图1 可见，摩擦片从动盘的九个叶片和八根加强筋呈同心圆分布，因此在划分此摩擦片从动盘有限元模型时可以将划分过程分成两部分：内圈加强筋部分和叶片部分，在接合部分进行局部修改缝合。
首先可以将内圈几何模型分成八部分，叶片分成九部分，分别选取其中的一片进行网格划分，如图2 所示。
再使用HyperMesh 的旋转功能Rotate 划分出整个网格，最后进行局部缝合，这样，整个摩擦片从动盘的2D 网格就完成了，继续使用3D 中的拉伸功能，完整的三维网格就建立成功了，如图 3 所示。
2.2 材料和边界条件该摩擦片从动盘采用QT450 制成，其材料参数如表1 所示。
模型的强度不仅与模型的建立有关，还和模型边界条件的定义有密切关系。
上述摩擦片在运行过程中靠外围的九个叶片的相互摩擦来其到制动作用。
应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析
应用Hypermesh软件进行汽车座椅强度及碰撞仿真分析随着汽车工业现代化技术的发展，汽车广泛的进入人们生活中，而汽车座椅做为与人体直接接触的部件，其舒适性和安全性的重要程度是不言而喻的。
本文应用Hypermesh软件对汽车座椅静强度及碰撞及逆行有限元仿真分析，以供参考。
标签：汽车座椅；强度；碰撞；有限元仿真分析引言近年来，随着汽车保有量的增加，汽车道路交通事故呈逐年上升趋势。
在这些事故中，座椅作为减少损伤的安全部件对乘员起到了决定性的保护作用，使其成为汽车安全性研究中的重要部件。
采用有限元仿真技术，对座椅靠背进行静强度以及碰撞冲击强度分析，可减少开发过程中设计、试验、分析和评价循环的成本，缩短研究时间。
GB15083-2006标准中要求：当座椅处于制造厂所规定的正常使用位置时，构成行李舱的座椅靠背或头枕应具有足够的强度以保护乘员不因行李的前移而受到伤害。
试验的过程中及试验后，如果座椅及其锁止装置仍保持在原位置，则认为满足此要求。
一、汽车座椅有限元模型的建立（一）、搭建模型：用Hypermesh中的提取中面功能，抽取中面建立有限元模型，搭建被测汽车座椅骨架模型和地板模型，在不影响正常分析结果的前提下适当简化了运算模型，见图1。
图1 座椅强度分析的有限元模型其中座椅骨架采用壳单元进行网格划分，采用单元长度基准为10mm、最小单元长度不小于5mm、最大单元长度不大于13mm的规则来划分网格。
各钣金件之间的焊点和螺栓用刚性连接模拟。
建立的有限元模型共有节点个28640，壳单元23477个，体单元7718个，刚性连接694个。
利用ANSA软件LS-DYNA 模块对图1所示模型进行边界条件的加载及其属性（材料参数和厚度）定义，其中座椅骨架所用材料及厚度、直径见表1。
模型的加载过程按照标准GB15083-2006中的要求进行，发生碰撞前，行李箱模块以50km/h的初速度做减速运动，减速度为20g。
表1 座椅骨架材料（二）、边界条件的确定在进行座椅强度分析时，根据座椅与车身地板的连接形式和安装位置，在座椅骨架中锁柄连接处以及靠背与车身地面的铰接处施加约束。
102_黎志伟_HyperWorks在汽车与行人头部碰撞仿真中的应用
HyperWorks在汽车与行人头部碰撞仿真中的应用黎志伟上海世科嘉车辆技术研发有限公司摘 要:行人保护是汽车安全研究领域的重要问题之一。
本文利用有限元方法和碰撞仿真技术，在HyperWorks软件平台上建立汽车与头部冲击器的有限元仿真模型，在此模型基础上对汽车与头部碰撞过程进行仿真分析，计算出头部冲击器在各个碰撞点的头部伤害值HIC。
关键词: 汽车，行人保护，碰撞，头部伤害值HIC，HyperWorks1 概述交通事故伤害中，约65%为易受伤害的道路使用者。
行人作为道路使用者中的弱势群体，属于交通事故中的高危人群，死亡率极高。
车辆与行人碰撞事故中，人体的损伤部位可以覆盖全身，行人头部和下肢损伤几率最大。
研究表明，行人头部和下肢损伤在汽车与行人碰撞造成的损伤中各占约30％。
国外在行人保护方面做了大量的研究工作，并将研究成果最终体现在行人保护法规的制定中。
目前，欧盟国家、美国、澳大利亚、加拿大、日本、韩国和中国都已制定或正在制定符合各国国情和交通状况的行人保护标准。
各国行人保护法规的测试内容和评价标准略有不同，但比较典型的行人保护试验方法均为汽车与行人碰撞安全性的部件冲击试验评价方法。
试验主要包括以下几个方面：1）腿部模块和保险杠的碰撞试验。
试验主要测量膝关节弯曲角度、膝关节剪切变形和小腿上部加速度等参数。
2）大腿模块和发动机罩前缘的碰撞试验。
试验主要测量碰撞力和弯矩。
3）头部模块（包括成人头部和儿童头部）和发动机罩上表面的碰撞试验。
试验主要测量头部伤害值HIC。
利用各模块冲击器与汽车进行碰撞试验，能够真实反映汽车的行人安全保护性能，但是冲击器的制造和相关的试验需要很大的资金投入，而且每次碰撞试验后冲击器的某些部件需要更换，不能重复使用，使研究费用进一步增多，通过建立冲击器的碰撞模型，并应用有限元仿真技术，可以实现各模块冲击器与汽车碰撞过程的仿真。
不仅可以对碰撞过程进行细致的动态演示，还可以在新车开发阶段对整车的碰撞安全性能进行预测和改进优化。
Hyperstudy在轿车正面碰撞优化分析中的应用
HyperStudy在轿车正面碰撞优化分析中的应用雷刚刘意重庆理工大学重庆400050摘要：针对汽车正面碰撞安全性问题，运用Altair HyperMesh软件建立了国产某轿车的整车有限元模型，并对其进行了正面刚性墙的碰撞仿真分析，得到了碰撞过程中的能量曲线及相关数据。
为了增强汽车的耐撞性，使用Altair HyperStudy 优化分析软件对模型进行了试验设计分析，找到了最优的试验方案，从而为汽车正面碰撞安全性设计与改进提供了有效地指导。
关键词：耐撞性，HyperMesh，HyperStudy，DOE设计，优化引言随着近年来国民经济的稳步提高，购买汽车代步的想法在人们的心目中越发强烈。
然而频繁发生的交通事故不禁让消费者开始担心自身的安全，所以汽车的碰撞安全性就成为汽车设计人员所需考虑的最重要的因素之一。
目前在汽车碰撞研究领域普遍采用的方法为试验方法和计算机仿真方法。
由于计算机仿真方法相比试验方法具有费用低廉、周期性短、可重复性强、结果信息全面等诸多优点，所以其受重视程度与日俱增。
通过碰撞仿真分析，可以在短期内完成多次改进分析，并以此作为产品改进的依据，随后进行下一轮的实车碰撞试验。
本文利用有限元软件HyperMesh建立整车有限元模型，利用显式非线性软件LS-DYNA 进行正面碰撞仿真模拟，主要是按照GB11551要求进行仿真模拟。
通过对模拟结果进行分析，找出整车结构中存在的问题，对碰撞过程中存在问题的重要部件利用HyperStudy进行DOE优化设计来提高车辆的耐撞性。
1 整车碰撞有限元模型建立本文所用整车CAD模型由厂家提供，是用CATIA软件建立的，以IGES格式导入到HyperMesh中。
经过简化之后，整车主要包含白车身，四门两盖，车窗，轮胎，悬架，发动机，方向盘等部件。
随后在HyperMesh里面进行网格划分，网格尺寸大小为10mm，最小尺寸控制为4mm。
最终整车有限元模型包含742814个单元，其中三角形单元为36459个，占壳单元总数的6.1%，小于10%的限值，可以保证模型带来的计算误差。
基于HyperStudy的汽车前保行人保护优化
基于HyperStudy的汽车前保行人保护优化徐德奎 马忠宇延锋彼欧汽车外饰系统有限公司，上海 ，201805摘要：本文首先建立了某乘用车保险杠总成的仿真模型，进行了行人保护仿真分析。
结合Altair的HypersSudy优化软件对保险杠蒙皮、小腿防撞梁、大腿防撞梁三个重要的零件的壁厚进行了DOE分析和优化分析。
首先通过DOE分析确定对行人小腿伤害值影响较为灵敏的壁厚参数，然后以这些参数为设计变量，运用优化模快进行优化分析，确定一组较优的设计参数，在降低产品质量的同时，能有效的降低加速伤害值，满足了客户的要求。
关键词：保险杠系统 行人保护 HypersSudy DOE 优化分析1. 引言行人碰撞保护设计在汽车产品的开发中日益受到重视。
保险杠系统作为车身最前端的部件，直接与行人腿部发生碰撞，它的设计是保护行人腿部的关键[1]。
本文针对行业最为严格的Euro-NCAP行人保护小腿法规要求，和某主机厂进行同步开发某款汽车的保险杠总成，利用Altair的Hyperstudy优化软件与某碰撞分析软件联合对保险杠总成重要零件的壁厚进行了DOE分析和优化分析，以求在最短的时间内寻求较优的设计方案。
2.前保总成的设计目标对该保险杠系统，设计的目标如下：表1 行人小腿伤害值要求指标3. 本文的研究思路由于整车厂已经确定了前保险杠系统的布置方案，因而想通过改变保险杠系统各零件的空间布置来改善伤害值指标的方法已经无效。
本文的研究思路是：首先是根据经验确定对行人保护小腿伤害值影响较大的自主设计的零件，然后研究零件厚度对行人保护伤害值的影响，针对重要的壁厚参数进行优化设计，以较小的设计代价获得较大的改进效果。
根据经验，在前保总系统中，对行人小腿伤害值影响较大的零件有：保险杠蒙皮、泡沫吸能块、小腿防撞梁、大腿防撞梁(如图1所示)。
由于同时需要考虑低速碰撞法规[2]对汽车前部的影响，设计方案中不再对泡沫吸能块进行减弱。
本文通过HyperStudy的DOE模块快速分析了保险杠蒙皮壁厚、小腿防撞梁、大腿防撞梁本体及其加强筋的壁厚对行人小腿伤害值的影响灵敏度，筛选出对结果影响较为敏感的壁厚参数，然后基于筛选后的参数，利用HyperStudy的优化模块进行优化分析，从众多壁厚组合方案中获取一种能够满足客户要求的方案。
行人保护柔性腿型碰撞的车辆前端结构优化设计
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（１ ． Ｇｅ ｅ ｌ ｙ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ． Ｈａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ １ ２ ２ ８ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；
Ｉ ＳＳ Ｎ １ ６７ ４－ ８ ４ ８ ４
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汽 午安 伞与节能学 报，２ ０ １ ３ 年 ，第 ４卷
第 ３期
１ １ ／ １ ３ ２６ ６—２７ ２
ＣＮ ｌ １ － ５ ９ ０ ４ ／ Ｕ
Ｊ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ， ２ ０ １ ３ ， Ｖｏ １ ． ４ Ｎｏ ． ３
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基于HyperMesh的行人保护碰撞区域划分方法
基于HyperMesh的行人保护碰撞区域划线方法冯亚玲高鹏飞苏成谦天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心摘要：行人保护碰撞法规中的碰撞区域由几条重要基准线组成。
本文以某款车为例，详细阐述了运用HyperMesh相关命令手动划线的方法，并介绍了自主开发的自动划线程序。
碰撞区域基准线是空间连续曲线，在HyperMesh中操作必须曲线离散化，分析基准线的几何关系，定制辅助线模板文件，通过正确的操作命令，可以提高划线的效率。
基于手动划线方法的思路，开发的自动划线程序可以简化划线操作。
关键词：行人保护碰撞区域，HyperMesh，侧面基准线，WAD，发动机罩后面基准线1 概述2009年我国发布了汽车对行人的碰撞保护法规（GB/T 24550-2009），行人保护已成为汽车安全领域发展的一个热点。
在行人碰撞CAE分析中，碰撞区域的准确划分是一项关键技术。
在车身造型设计阶段，必须基于精确的碰撞区域进行造型评估，快速绘制碰撞区域基准线成为CAE分析的前提条件。
法规定义的基准线包括：发动机罩前缘基准线、发动机罩后面基准线、侧面基准线、保险杠上部基准线、保险杠下部基准线、包络线（WAD1000及WAD1700）。
其中有几条基准线的划线方法一致。
本文结合某款车区域划分实例，重点介绍HyperMesh软件绘制侧面基准线、WAD和后面基准线的方法，并对比了手动划线和自动划线的结果。
研究表明，基于HyperMesh可以实现用程序自动划线，采用正确方法也可以用手动方法快速划分区域。
2 手动划线方法截取车身前部结构的模型，包括发动机罩外板、翼子板、保险杠、大灯表面、散热器罩、通风盖板、风挡玻璃等等，可以用Surface模型或是Mesh模型（需偏置到外表面）。
建议采用rigid body mesh划分的网格模型，特征能完整保留、而且在HyperMesh操作快捷。
为提高划线操作的效率，根据基准线定义，创建统一的辅助线模板文件。
以下分别详解侧面基准线、包络线（WAD线）和发动机罩后面基准线的划线步骤。
碰撞仿真技术在人体腿及膝关节与汽车保险杠碰撞研究中的应用
V ol118 N o13公 路 交 通 科 技2001年6月JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT 文章编号:1002Ο2068(2001)03Ο0083Ο05碰撞仿真技术在人体腿及膝关节与汽车保险杠碰撞研究中的应用程秀生1,周 刚2,安迪・布伦3(11吉林大学,吉林 长春 130025;21英国拉夫堡大学,莱斯特郡 拉夫堡 LE11 3T U;31英国伊里莫工程有限公司,北安普敦 NN6 9UB)摘要:根据汽车与行人碰撞时人体腿及膝关节部位的生物力学特性,应用有限元方法和碰撞模拟技术,对用于研究人体腿及膝关节与汽车保险杠碰撞的腿部仿形器的碰撞过程进行计算机模拟碰撞研究,与对应的腿部仿形器和保险杠的碰撞试验对比,有较好的吻合,从而为进一步研究行人与汽车碰撞时汽车保险杠和前部结构参数对人体腿及膝关节和其他部位损伤程度的影响,提供更有效更经济的方法。
关键词:碰撞仿真;保险杠;腿和膝关节损伤;腿部仿形器;有限元中图分类号:U467114 文献标识码:AApplication of Computer simulation Technique to Re search onHuman Lower Leg and K nee Impacted by Car BumperCHENG XiuΟsheng1,ZH OU Gang2,ANDY Brown3(1.Jilin University,Jilin Changchun 130025 China;21Loughborough University,Loughborough Leicestershire LE113T U,UK;31Ilm or Engineering Ltd,N orthampton,NN6 9UB,UK)Abstract:This paper described the process of using finite element method and computer simulation technique for impacting of legΟform impactor which applied to research on human lower leg and knee impacted by car bumper based on biomechanical characteristics of lower leg and knee in carΟpedestrian impacting accidents,and the simulation results clearly showed g ood agreement with test results from legΟform impactor impacted by car bumper.The results indicate that crash simulation on legΟform impactor impacted by car bumper providesa very useful approach to the research and development of pedestrian impact testing and injuries criteria for reducing pedestrian injuriesall possibly in carΟpedestrian impacting accidents from car design aspects.K ey words:Crash simulation impact;Bumper;Lower leg and knee injuries;LegΟform impactor;Finite element0 前言在涉及行人被汽车碰撞的道路交通事故中,行人被汽车前部碰撞的交通事故约占行人被汽车碰撞总数的6815%到8012%,其中大多数行人是被侧向碰撞,并且行人头部、骨盆和下腿(腿及膝关节部位)是常常受到严重伤害的部位[1]。
许宇能_基于HyperMesh二次开发的汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统
基于HyperMesh二次开发的汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统许宇能陆善彬叶辉同济大学汽车学院上海 201804吉林大学汽车工程学院长春 130022摘要：为了实现在行人保护数值仿真之前的自动、快速、准确的前处理工作，以代替重复、繁琐且精度不高的手动参考线划分、硬点确定和模型定位，本论文在HyperMesh二次开发的基础上，根据欧洲法规（Euro NCAP）对参考线划分、硬点确定和模型定位的要求，完成了汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统的开发，系统主要解决的问题是：保险杠上下参考线的自动创建，发动机罩前沿参考线、侧面参考线和包络线的自动创建，发动机罩硬点的自动搜索，头部模型对发动机罩的自动定位，腿部模型对保险杠的自动定位，大腿模型对保险杠和发动机罩的自动定位，可以使前处理工作变得准确而迅速。
关键词：HyperMesh 行人保护参考线定位硬点算法1 前言2009年我国发布了首部汽车对行人的碰撞保护法规（GB/T 24550-2009）[1]，行人保护已成为汽车碰撞安全研究领域的热点。
在行人碰撞保护CAE分析中，车辆前部碰撞区域的准确划分、冲击器模型的准确定位是关键技术。
在车身造型设计阶段，必须对汽车造型的行人碰撞安全性进行评估，以消除可能对行人造成严重伤害的造型设计。
这时，精确的参考线划分和冲击器模型定位是正确进行CAE仿真分析的前提。
HyperMesh是现今业内公认的一流CAE仿真分析前处理软件[2]，其本身提供的二次开发接口可以有效地提高CAE工作效率和准确性，本文基于TCL语言开发了带有自动参考线划分、硬点搜索和冲击器模型定位功能的模块，替代了繁重的手动操作，例如进行侧面参考线划分时，通常需要经过确定模型边界点坐标、绘制参考线、平移确定切点、连接切点生成轮廓线、修整轮廓线等操作；又如进行大腿模型对发动机罩前沿部位定位时，需要计算发动机罩前沿参考线高度、保险杠前伸量、查表得出大腿冲击角度、旋转并平移大腿模型、检查初始穿透并调整至合理位置、计算偏移向量等操作；而对于包络线的划分和硬点的寻找等则更加复杂，有的甚至无法用手动操作的方法实现。
HyperWorks在汽车零部件有限元分析中的应用
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair 公司HyperWorks 软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD 几何模型的设计中。
同时由于有限元计算的高精度，可以减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量。
本文通过两个案例，阐述了如何利用HyperWorks 软件简化边界条件及计算复杂结构的强度，并通过与理论解的对比，验证HyperWorks 软件在有限元计算方面的准确性。
2 案例一：摩擦片从动盘的强度计算由于摩擦片的形状比较特殊，九个叶片和内部八根加强筋呈同心圆分布，本案例介绍了如何灵活使用简化方法划分有限元网格及简化加载。
摩擦片从动盘的几何模型如图 1 所示。
2.1 摩擦片从动盘有限元模型的建立由上述图 1 可见，摩擦片从动盘的九个叶片和八根加强筋呈同心圆分布，因此在划分此摩擦片从动盘有限元模型时可以将划分过程分成两部分：内圈加强筋部分和叶片部分，在接合部分进行局部修改缝合。
首先可以将内圈几何模型分成八部分，叶片分成九部分，分别选取其中的一片进行网格划分，如图 2 所示。
再使用HyperMesh 的旋转功能Rotate 划分出整个网格，最后进行局部缝合，这样，整个摩擦片从动盘的2D 网格就完成了，继续使用3D 中的拉伸功能，完整的三维网格就建立成功了，如图 3 所示。
2.2 材料和边界条件该摩擦片从动盘采用QT450 制成，其材料参数如表 1 所示。
模型的强度不仅与模型的建立有关，还和模型边界条件的定义有密切关系。
上述摩擦片在运行过程中靠外围的九个叶片的相互摩擦来其到制动作用。
汽车碰撞模拟仿真在车辆行人碰撞保护设计中的应用
汽车碰撞模拟仿真在车辆行人碰撞保护设计中的应用汽车行业发展迅速，但与此同时，由于交通事故带来的伤亡问题仍然是亟待解决的难题。
为了增加车辆和行人的安全性，汽车碰撞模拟仿真技术应运而生，并在车辆行人碰撞保护设计中起到了关键的作用。
本文将讨论汽车碰撞模拟仿真技术的原理与应用，并探讨其在车辆行人碰撞保护设计中的重要性。
一、汽车碰撞模拟仿真技术的原理汽车碰撞模拟仿真是通过运用计算机软件，基于车辆工程学、力学和数值计算等原理，对汽车在碰撞过程中的动力学特性、车辆部件的受力情况以及碰撞对乘员和行人的影响进行模拟和计算的过程。
其主要原理包括以下几个方面：1. 车辆动力学模型：利用力学原理建立车辆运动学和动力学方程，模拟车辆在碰撞时的运动状态，例如速度、加速度等参数。
2. 碰撞仿真模型：模拟碰撞事故发生时车辆与障碍物或行人之间的接触过程，涉及到车辆结构、车身变形、能量吸收等方面。
3. 材料模型：根据车辆部件的材料特性，建立材料模型，考虑其力学性能、变形特性和破坏行为等。
4. 边界条件：考虑外界环境因素，例如道路状况、气候条件等，对模拟结果进行修正。
5. 碰撞响应评估：根据模拟结果对车辆在碰撞过程中的性能进行评估，如受力情况、能量吸收等。
二、汽车碰撞模拟仿真技术的应用汽车碰撞模拟仿真技术在车辆行人碰撞保护设计中具有广泛的应用，主要有以下几个方面：1. 车辆结构优化：通过模拟碰撞过程，探索不同设计参数对车辆结构的影响，优化车辆的结构和安全性能。
例如，通过改变车身材料、销钉形状等参数，提高车辆的耐撞性和碰撞性能。
2. 安全气囊设计：汽车碰撞模拟仿真可以帮助设计师确定安全气囊的部署位置、充气速度和充气压力等参数，确保在碰撞发生时能够及时传递出最大的保护力。
3. 步行者保护设计：模拟仿真可以通过模拟行人与车辆之间的碰撞过程，优化前保险杠的设计，减少行人碰撞后的伤害风险。
例如，通过减缓碰撞速度、改变材料刚度等方式，提高行人保护能力。
仿真模拟在汽车碰撞中的应用优势与局限性
仿真模拟在汽车碰撞中的应用优势与局限性一、引言在汽车行业中，仿真模拟技术被广泛应用于汽车碰撞领域。
通过对车辆碰撞过程进行精确模拟，可以更好地了解汽车在碰撞中的行为和性能。
本文将探讨仿真模拟在汽车碰撞中的优势与局限性，并分析其对汽车安全性能的影响。
二、仿真模拟技术的优势1. 提高安全性能评估的准确性仿真模拟技术可以模拟车辆在不同碰撞情况下的行为，包括变形、应力等。
通过精确模拟车辆结构和碰撞过程，可以评估车辆在碰撞时的刚度、强度、变形程度等参数，从而更准确地评估车辆的安全性能。
2. 降低研发成本与时间传统的汽车碰撞试验需要大量的物理样车和试验设备，费用高昂且时间消耗巨大。
而利用仿真模拟技术，可以在计算机上进行碰撞模拟，实现快速预测和评估车辆的安全性能，降低了研发成本和时间。
3. 探索不同碰撞条件和车辆设计的影响仿真模拟技术可以在各种条件下进行模拟，如不同角度的碰撞、不同速度的碰撞等。
通过模拟不同的碰撞情况，可以评估不同车辆设计对安全性能的影响，为车辆的优化设计提供参考。
4. 提高工程师的决策支持能力在碰撞模拟中，工程师可以根据不同的参数设置和模拟结果进行比较和分析，以帮助他们做出更加准确的决策。
这些决策可能涉及材料选择、车辆结构设计、安全装备配置等，从而提高汽车的整体安全性能。
三、仿真模拟技术的局限性1. 模型的准确性限制了模拟结果的可靠性仿真模拟技术是基于一定的假设和模型进行的，模型的准确性对模拟结果的可靠性具有重要影响。
不完善或者不准确的模型参数可能导致模拟结果与实际情况存在偏差，降低了仿真模拟技术的可信度。
2. 软件和计算能力的限制汽车碰撞模拟通常需要借助专业的仿真软件进行，而这些软件可能需要高昂的费用或者专业培训才能运用得当。
此外，大规模碰撞模拟还需要庞大的计算能力支持，而对于一些中小型企业来说，投资这类设备和软件可能是一种负担。
3. 缺乏实际碰撞试验的验证虽然仿真模拟可以提供一定程度上的安全性能评估，但缺乏实际的碰撞试验验证，模拟结果是否准确存在一定的不确定性。
乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究
乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究乘用车与行人碰撞是一种常见的事故类型，事故中行人的腿部往往是受伤最严重的部位。
因此，为了保护行人的安全，汽车制造商们在设计乘用车时，需要考虑到车辆与行人碰撞时的腿部保护设计要素。
第一个要素是车辆的车头设计。
车头设计对行人安全的影响非常大，因为车头是最有可能碰到行人的部位。
优秀的车头设计需要考虑到行人的保护，通常需要降低车头的整体高度和前部面积，使碰撞能量分散到更广的范围，从而减少对行人的冲击。
第二个要素是前挡板的设计。
前挡板的设计对车辆与行人碰撞造成的影响也非常大。
一些汽车制造商会采用可旋转的前挡板，以减少行人的受伤程度。
当车辆与行人发生碰撞时，可旋转的前挡板会旋转，而不是像传统的钢板那样直接撞击行人的腿部，从而减少行人的受伤。
第三个要素是车辆的车身材质。
在设计乘用车时，汽车制造商们通常会考虑车身材质的重量和强度等因素，以达到行人保护的目的。
一些车辆的车身材质采用可吸能材料，以吸收碰撞时的能量，从而减少对行人的冲击和损伤。
第四个要素是车辆的人行道上框架设计。
一些汽车制造商会在车辆的人行道上方设计框架，以减少行人与车辆发生碰撞时的伤害。
这种框架通常是由车辆的车身和前挡板组成，形成一个完整的形状，可以提高行人的安全性。
综上所述，乘用车与行人的碰撞时，为了保护行人的安全，车辆制造商需要考虑到车头设计、前挡板、车身材质以及人行道上框架设计等要素。
同时，一些辅助设备如行人保护气囊、保护膝盖的装置和气囊感应系统也可以用于额外的行人保护。
这些设计和技术的广泛应用可以更好地保护行人的安全。
除了上述的四个要素外，还有其他一些设计要素可以提高车辆与行人碰撞时行人的安全性。
第五个要素是车辆的引擎盖和前桥悬挂系统的设计。
一些汽车制造商在设计车辆的引擎盖时，使用可折叠的设计，以减少碰撞时对行人腿部的损伤。
在一些车型中，前桥悬挂系统采用低速冲击时可压缩的设计，从而减少对行人的冲击。
第六个要素是车辆的保险杠设计。
正面碰撞中假人大腿的伤害
正面碰撞中假人大腿的伤害
刘珍海
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2012(000)010
【摘要】为了掌握假人大腿伤害机理,解决汽车实际碰撞中假人大腿伤害超标问题,文章首先通过应用Hyperworks和Dyna等软件仿真分析得出大腿伤害的机理,即碰撞中假人下肢与仪表板第1个接触点是假人的小腿且会造成较大的膝盖滑移量,然后针对具体车型问题提出降低仪表板刚度的优化方案,最终通过实车碰撞试验验证解决方案的有效性。
提出保证碰撞中假人下肢与仪表板的第1个接触点是假人膝盖的IP型面的设计方案。
【总页数】5页(P39-43)
【作者】刘珍海
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U467.14
【相关文献】
1.正面碰撞中假人大腿的伤害 [J], 刘珍海
2.正面碰撞中的假人伤害分析及车身安全性改进研究 [J], 段丙旭;季奕
3.正面碰撞中的假人伤害分析及车身安全改进研究 [J], 王骋; 曹志成
4.正面碰撞中假人伤害分析及安全带系统改进研究 [J], 张蒙蒙;杨诚;代宁;戴国梅
5.正面碰撞试验中50％男性假人与5％女性假人伤害对比研究 [J], 王凯;刘东春;张长江
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孙靖超_基于HyperWorks软件平台的行人腿部损伤极限的研究
基于HyperWorks软件平台的行人腿部损伤极限的研究孙靖超1，莫富灏2，ARNOUX P.J.3, MASSON C.31 澳汰尔工程软件（上海）有限公司, 北京朝阳北路237号复星国际中心1503室 100020jingchao.sun@2 汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南大学机械与运载工程学院，长沙，4100823 Aix-Marseille Univ, LBA, 13916 / IFSTTAR, UMR 24, 13916, Marseille, France摘要:在行人遭受汽车碰撞的事故中,下肢通常是最先被接触的区域,很容易遭受严重损伤。
最初的行人碰撞安全的胫骨弯曲极限主要是通过在胫骨中段进行三点弯曲试验得来。
对其他部位的胫骨耐受性仍然没有足够的研究。
另外，胫骨在汽车碰撞下的加载条件应该与三点弯曲进行比较。
这样做的目的在于结合实验数据和数值仿真研究胫骨骨折的损伤极限。
刚刚被发表出来的11个的胫骨中段准静态弯曲试验，以及另外11个动态弯曲试验得验证了先前文献记载的用来定义损伤风险函数的结论。
此外，为了研究弯曲耐受性对胫骨部位的影响，根据三点弯曲和行人碰撞条件进行下肢模型的有限单元仿真。
胫骨弯曲极限的回归曲线是通过对不同冲击部位的仿真得来的，并且指出由于汽车碰撞的冲击部位，胫骨骨折耐受性变化很大。
本文基于HyperWorks软件平台，以及在RADIOSS求解器下开发的LLMS（Lower Limb Model for Safety）生物力学腿部模型，对交通事故过程中的行人腿部损伤极限进行了深入研究。
关键词:有限元建模；胫骨；行人；损伤度；损伤时刻INVESTIGATION OF INJURY TOLERANCE OF TIBIA DURING THE CAR–PEDESTRIAN IMPACT USING HYPERWORKS SOFTWARE AND LLMS MODELJ. SUN*1, F. MO2, P.J. ARNOUX3, MASSON C.31 Altair，suite 1503 Fosun International Center No. 237 Chaoyang North Road Beijing 1000202 State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacture for Vehicle Body, College of Mechanical &Vehicle Engineering, Hunan University, Changsha, CN 4100823 Aix-Marseille Univ, LBA, 13916 / IFSTTAR, UMR 24, 13916, Marseille, FranceAbstract: Lower limbs are normally the first contacted body region during car–pedestrian accidents, and easily suffer serious injuries. The previous tibia bending tolerances for pedestrian safety were mainly developed from three-point bending tests on tibia mid-shaft. The tibia tolerances of other locations are still not investigated enough. In addition, tibia loading condition under the car–pedestrian impact should be explored to compare with the three-point bending. This work aims to investigate the injury tolerance of tibia fracture with combined experimental data and numerical simulation. Eleven new reported quasistatic bending tests of tibia mid-shaft, and additional eleven dynamic mid-shaft bending test results in the previous literature were used to define injury risk functions. Furthermore, to investigate the influence of tibia locations on bending tolerance, finite element simulations with lower limb model were implemented according to three-point bending and pedestrian impact conditions. The regressive curve of tibia bending tolerance was obtained from the simulations on the different impact locations, and indicated that tibia fracture tolerance could vary largely due to the impact locations for the car–pedestrian crash.Keywords: Finite element modeling, Tibia, Pedestrian, Injury tolerance, Fracture moment1 引言行人是世界上最容易受伤害的道路使用者之一。
基于hyperworks的车身碰撞
基于Hyperworks 的车身碰撞有限元分析袁显举长安大学汽车学院，西安（710054）E-mail ：datou241@摘 要： 车身安全性能的验证往往建立在实际产品的基础上，不利于缩短开发周期，降低开发成本。
本文利用Hyperworks 有限元软件的高精度计算能力来分析车身的刚性碰撞，同时对碰撞过程中乘员的姿态变化以及所受冲击进行简单模拟。
最终通过分析结果对车身的设计参数提出修改意见。
关键词：Hyperworks ；有限元；刚性碰撞中图分类号： O31．引言为了减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量，设计人员需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验知识以及试验去估计。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多有限元（集合在一起能够表示实际连续域的离散单元）的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段[3]。
常用软件为HyperWorks 。
他能与常用的 CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从 CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈给设计人员。
本次模拟分析正是建立在其强大的功能基础上，对车身实施刚性碰撞分析以及乘员分析，并提出设计修改意见。
2．汽车碰撞的有限元方法及整车模型建立2．1 汽车碰撞有限元方法[5]汽车碰撞过程的模拟分析实质上是要求解一个给定初始条件和初始边界条件的偏微分方程。
其中动态接触边界条件在问题求解之前是未知的，即问题的求解涉及到典型的动态接触问题。
基于HyperStudy行人与车辆碰撞腿部伤害分析
基于HyperStudy行人与车辆碰撞腿部伤害分析1 引言近年来与行人有关的人车碰撞安全问题，已经成为车辆安全性能开发的热点[1]。
据日本调查统计，在非致命的汽车与行人碰撞交通事故中，下肢损伤占40%[2]。
为了降低行人腿部所受的伤害通常在车辆前端增加防护结构吸收行人腿部的碰撞能量，来减轻行人腿部所受伤害。
腿部防护结构的材料、厚度及相对与小腿模型的碰撞位置关系均对行人小腿伤害产生影响。
因此本文利用HyperStudy 软件对影响小腿伤害值的关键参数进行DOE 实验设计，通过分析找出主要影响参数进而进行设计改进。
2 Study 模型建立本文首先利用Altair 公司HyperMesh 软件进行行人与车辆有限元仿真模型搭建，如图1 所示。
建模时仅考虑前端结构对小腿碰撞的影响，基本网格尺寸控制在5mm×5mm[3]。
图1 行人小腿碰撞有限元模型将搭建好的有限元模型导出.K 文件格式并利用LS-DYNA 求解器进行计算。
因此在HyperStudy 中需要配置LS-DYNA 求解器执行脚本，并设置求解器输入相关要求，包括存储路径、CPU 个数设置、运算内存设置。
2.1 设计变量定义腿部防护结构通常由前横梁吸能泡沫和安装在发动机底部护板上方的塑料支撑件组成，吸能泡沫压缩刚度及支撑件的X 向刚度的设计尤为重要。
另外小腿碰撞模型与车辆前端第一接触时刻，小腿底部离地面间隙也会对小腿伤害产生一定影响。
如图2 所示，黄色部分为小腿冲击模块、绿色部分为缓冲块泡沫、蓝色部分为下支撑件。
图2 腿部防护结构示意图因此考虑以上因素，选取DOE 设计变量为小腿底部离地面间隙H、吸能泡沫密度RO、发动机底部支撑件厚度T。
设计变量及其水平见表1 所示。
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HyperWorks在汽车与行人腿部碰撞仿真中的应用1 概述
交通事故伤害中，约65%为易受伤害的道路使用者。
行人作为道路使用者中的弱势群体，属于交通事故中的高危人群，死亡率极高。
车辆与行人碰撞事故中，人体的损伤部位可以覆盖全身，行人头部和下肢损伤几率最大。
研究表明，行人头部和下肢损伤在汽车与行人碰撞造成的损伤中各占约30%。
尽管人体腿及膝关节的损伤一般不会有生命危险，但经常会造成人的终生残废或丧失工作能力。
本文以小腿部冲击器为模拟对象，利用HyperWorks的前处理软件HyperMesh建立冲击器和整车的有限元模型，对小腿与汽车碰撞过程进行计算机模拟，并通过后处理软件HyperView对仿真结果进行分析，比较仿真模拟结果与试验结果，验证仿真模型及结果的可靠性。
2 有限元模型的建立
小腿部冲击器及整车模型均在HyperWorks的前处理软件HyperMesh中建立。
HyperMesh是一个高性能的CAE和CFD前处理器，提供最广泛的CAD、CAE和CFD 软件接口，可以与任何仿真环境无缝集成，尤其提供了与各种CAD数据格式的直接接口，避免为进行数据格式转换而可能造成的数据丢失，在汽车、航天等行业中应用广泛。
2.1 网格划分
腿部冲击器的有限元模型及结构如图1所示。
腿部冲击器由两个外覆泡沫的刚性节组成，冲击器总长为926mm，质量为13.4kg，小腿非撞击侧安装加速度传感器，位置在膝部中心下66mm处。
图1 腿部冲击器有限元模型及结构示意图
为了进步运算速度，考虑到汽车与行人碰撞过程中，行人腿部只会影响到汽车保险杠等前部结构，所以在建立的仿真模型中，只取汽车A柱之前的部分并进行一定的简化，如省略前车灯、雾灯等对碰撞结果影响较小的部件。
单元网格尺寸约为8mm左右，最大网格尺寸不超过15mm，最小不小于5mm。
其中节点总数为221852，单元总数为214847，component共174个。
单元翘曲度以及四边形和三角形单元内角的角度范围都进行了严格的控制。
整车中的螺栓连接采用RBE2模拟，涂胶
方式采用具有胶黏剂材料特性的六面体单元来实现，其他焊接采用bolt和cweld
方式模拟。
终极建立的用于行人保护分析的汽车有限元模型。
某车型行人保护有限元模型
2.2 约束条件
本文所采用的模型并不是整车模型，而是选取了A柱之前的部分，所以在悬置、A柱和门槛梁处施加一个全约束，约束六个自由度，如图所示。
这样仿真既不失其真实性，又进步了运算速度。
整车约束条件
2.3 碰撞条件
本文按照GTR法规的冲击测试要求进行仿真分析，根据法规要求，定义腿部冲击
器的速度为40km/h，碰撞角度为0°。
碰撞位置取汽车的牌照中心。
仿真模型在LS-DYNA中进行计算，计算时间为40ms。
图4 腿部冲击器与汽车碰撞仿真模型
3 仿真结果分析
本文利用HyperView软件对仿真结果进行后处理。
HyperView是一个强大且全面的CAE仿真和试验的后处理可视化环境，具有直观的、高性能的图形界面，能够明显降低工程分析的时间和本钱。
HyperView可以直接输出法规所考察的参数，即胫骨加速度、膝关节剪切位移和膝关节弯曲角度。
通过比较，仿真结果与试验数据具有较好的一致性，各参数之间的误差分别为4.69%、9.91%、1.64%，如图所示。
以上分析结果表明，计算机仿真模拟能较好的反映腿部冲击器与汽车的碰撞过程，能够对腿部及膝关节的损伤程度进行正确猜测。
胫骨加速度仿真与试验结果对比
图6 膝关节剪切位移仿真与试验结果对比
图7 膝关节弯曲角度仿真与试验结果对比
4 结论
由以上分析结果可见，HyperWorks在汽车与行人腿部碰撞仿真分析中发挥了极大的作用。
本文在其软件支持下，应用有限元法和计算机仿真模拟技术，对腿部冲击器与汽车的碰撞过程进行模拟分析。
其仿真结果与试验数占有较好的一致性，为汽车与行人碰撞过程的研究提供了更有效更经济可行的方法。
在新车开发设计阶段，能够正确猜测整车的行人保护安全性能并为其性能优化提供参考依据。
(end)。