汽车正碰结构分析报告

kg
685/1125
满载轴荷百分比（前/后）
%
37.85%/62.15%
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3.2 有限元基本参数
本次根据项目组提供的 Q 整车数模、零部件明细表及质量、材料特性等数据进行 CAE
分析，考察整车 100%正面刚性壁障碰撞安全性能。使用的主要材料有 DC01、DC03、BLD、
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1 分析目的和意义
在车辆的设计阶段进行车辆的碰撞仿真模拟，可以将车辆所需要的碰撞性能考虑在结
构设计中，为顺利通过实车碰撞试验做一些先导性的工作，同时碰撞性能是国家相关安全
标准所强制要求，准确的模拟碰撞过程，并将结果反馈设计部门，做好车辆的碰撞安全设
计是出于对驾乘人员安全的考虑，同时，优秀的车辆碰撞性能也是车辆占有市场的重要的
多的主流 CAE 求解器具有良好的接口。LS-DYNA 是一款功能强大的显式通用分析有限元
程序，可以求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性问题。
3 整车参数
3.1 整车基本参数
QQ 基本参数如下所示：
表 1 Q 基本尺寸
车辆型号
Q
发动机型号
BG13-20
长
mm
4140
外形尺寸
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正碰刚性壁障
重力 g 地面
4 正面 100%刚性壁障碰撞分析结果
4.1 能量检查
碰撞过程中能量的变化以及质量增加情况是评价模型是否正确的重要指标。
表格 3 能量检查
检查项
计算结果
要求
沙漏能
1.78%
≤5%
能量比
1.00%
≤2%
质量增加
0.46%
≤5%
总能量（KJ）
123KJ
N/A
时间步长（S）
图 13 60ms 整车碰撞变形情况
图 14 80ms 整车碰撞变形情况
4.4 前纵梁变形情况 碰撞过程中，前纵梁吸收了碰撞的大部分能量，为主要吸能部件，其变形情况如下：
图 15 0ms 前纵梁变形情况
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图 16 20ms 前纵梁变形情况
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图 17 40ms 前纵梁变形情况
编号：Q-PD-PK-068
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项目名称： QQ458321486
编制： 校对： 审核： 批准：
日期： 日期： 日期： 日期：
Q 汽车有限公司 2013 年 03 月
目录
1 分析目的和意义......................................................................................................................... 1 2 使用软件说明............................................................................................................................. 1 3 整车参数..................................................................................................................................... 1 3.1 整车基本参数.......................................................................................................................... 1 3.2 有限元基本参数...................................................................................................................... 2 3.3 边界条件定义.......................................................................................................................... 3 4 正面 100%刚性壁障碰撞分析结果........................................................................................... 4 4.1 能量检查.................................................................................................................................. 4 4.2 全局技术指标.......................................................................................................................... 5 4.3 整车变形情况.......................................................................................................................... 6 4.4 前纵梁变形情况...................................................................................................................... 7 4.5 B 柱下方加速度........................................................................................................................9 4.6 A 柱侵入量................................................................................................................................9 4.7 转向管柱侵入量.................................................................................................................... 10 4.8 踏板侵入量............................................................................................................................ 11 4.9 前围板侵入量........................................................................................................................ 11 5 总结........................................................................................................................................... 12 6 误差分析................................................................................................................................... 12
图 22 左侧 A 柱侵入量 第 8 页 共 12 页
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技术资本。
2 使用软件说明
在 本 次 模 拟 中 ， 主 要 使 用 了 HYPERMESH 前 处 理 软 件 和 LS-DYNA 求 解 器 ，
HYPERMESH 是世界领先的、功能强大的 CAE 前处理软件，由 ALTIAR 公司开发，目前
在世界上的应用非常广泛。HYPERMESH 具有强大的有限元网格前处理功能，并且与众
图 8 刚性墙反力时间历程曲线
要满足碰撞法规试验的要求，从技术指标上来讲，就是使车体的碰撞性能及乘员的损 伤指标都在一定的限制范围以内。其中，乘员头部、胸部等的碰撞加速度受车体碰撞加速 度的影响较大。在生产实际中，降低车体碰撞加速度是设计需要重点考虑的一个方面。整 车加速度峰值为 40 g。
图 9 整车加速度时间历程曲线 第 5 页 共 12 页
触方式为刚性墙，碰撞时速度为 50 km / h （沿 x 轴负向），碰撞角即垂直于壁障前表面 的直线与车辆纵向行进方向线之间的夹角为 0 度，同时对整车模型施加向下的重力加速度 g=9.81 m / s 2 ，如下所示：
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撞击速度：50Km/h
图 5 QQ 正面碰撞模型
20#、B340/590DP、BUSD、ABS、PP 等。模型基本参数如下：
表格 2 Q 有限元模型信息
整备质量：
1080Kg
前排座椅 R 点：
X：1195 Z：616
假人质量：
Βιβλιοθήκη Baidu
驾驶员：75Kg 副驾驶：75Kg
总质量：
1230Kg
节点总数：
983019
单元总数：
889579
三角形单元总数：
31493（3.5%）
宽
mm
1590
高（空载）
mm
1935
轴距
mm
2760
前悬
mm
650
后悬
mm
725
轮距
前轮距（空载）
mm
后轮距（空载）
mm
1360 1360
整车整备质量
kg
1060
整备状态轴荷（前/后）
kg
535/525
整备状态轴荷百分比（前/后）
%
质量参数
满载质量
kg
50.47%/49.53% 1810
满载轴荷（前/后）
图 20 B 柱下端加速度曲线
4.6 A 柱侵入量 在纵向冲击力的作用下，A 柱主要承受与车辆坐标系 XZ 平面平行的纵向冲击力的作
用，主要表现为纵向压缩的状况。
图 21 A 柱侵入量测量示意图
如图 21 所示，取门框上中下三处参考点，分别测出左右侧的 AB 柱间距变化量，来 判断 A 柱侵入程度。
7.2E-7
N/A
检查结果
模型有效
图 6 能量曲线 第 4 页 共 12 页
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图 7 质量增加曲线
4.2 全局技术指标 刚墙反力曲线反映碰撞过程中刚墙受冲击力的大小，同时也可以看出整车加速度的变
化情况，如果刚性墙反力峰值过大，可能会导致车架乃至整车加速度过大，这对于乘员的 保护是不利的。刚性墙最大反力为 488KN，在 35ms 左右处出现，如下所示：
图 18 60ms 前纵梁变形情况
4.5 B 柱下方加速度
图 19 80ms 前纵梁变形情况
B 柱下方加速度在碰撞过程中最能反应假人加速度状态，直接影响假人碰撞过程中的 各项伤害值，是整车碰撞安全性能优化的重要指标。其峰值分别为 39.5g 39.8g。
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图 1 整车有限元模型
300m
图 2 压溃空间计算： Crashable Space 300mm
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图 3 白车身板材厚度分布（mm）
图 4 开闭件板材厚度分布（mm）
3.3 边界条件定义 试验车辆以 50 km / h 的速度与固定刚性障碍壁表面垂直相撞。在本次模拟中，撞击接
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4.3 整车变形情况 碰撞模拟过程中各个时段的变形情况可以反映出整车在碰撞过程中的变形情况，
0ms、20ms、40ms、60ms、80ms 整车碰撞变形如下所示：
图 10 0ms 整车碰撞变形情况
图 11 20ms 整车碰撞变形情况
图 12 40ms 整车碰撞变形情况