有限元分析方法在汽车碰撞研究中的应用
汽车碰撞模拟仿真对车辆侧面碰撞防护结构的优化设计
汽车碰撞模拟仿真对车辆侧面碰撞防护结构的优化设计随着汽车工业的发展，车辆碰撞安全性成为一个越来越重要的问题。
特别是在侧面碰撞中，车辆的乘员和乘客面临着更大的伤害风险。
为了提高侧面碰撞防护结构的设计与性能，汽车碰撞模拟仿真成为一种有效的优化设计方法。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真在车辆侧面碰撞防护结构优化设计中的应用。
一、引言车辆碰撞安全性一直是汽车工业的重要研究方向之一。
侧面碰撞作为一种常见的交通事故形式，已经引起了广泛的关注。
在侧面碰撞中，车辆的侧面防护结构承担着保护车内乘员和乘客安全的重要责任。
因此，对车辆侧面碰撞防护结构进行优化设计，提高其防护能力具有重要的实际意义。
二、汽车碰撞模拟仿真方法的应用汽车碰撞模拟仿真是一种基于计算机的虚拟碰撞试验方法，它通过运用有限元分析原理，对车辆在碰撞过程中的应力、变形等动态特性进行模拟与分析。
在汽车碰撞模拟仿真中，可以根据碰撞事故的不同模式和严重程度，对车辆的侧面碰撞防护结构进行评估和优化设计。
三、侧面碰撞防护结构的设计要求侧面碰撞防护结构的设计目的是通过吸收和分散碰撞能量，减缓乘员和乘客的伤害程度。
在设计侧面碰撞防护结构时，需要满足以下几个方面的要求：1. 强度要求：侧面碰撞防护结构应具备足够的强度来抵抗碰撞力，保护车内乘员和乘客的安全。
2. 刚度要求：侧面碰撞防护结构的刚度要合理，既不能过硬导致乘员和乘客承受更大的冲击力，也不能过软无法有效吸收碰撞能量。
3. 形变要求：侧面碰撞防护结构在碰撞过程中应能产生预测性的变形，通过变形吸收和分散碰撞能量，并减小对乘员和乘客的冲击损伤。
4. 多级保护：侧面碰撞防护结构应采用多级保护方式，通过外部构件、门梁和防撞梁等组成的综合防护系统，最大限度地提高碰撞安全性。
四、汽车碰撞模拟仿真在侧面碰撞防护结构设计中的应用汽车碰撞模拟仿真在侧面碰撞防护结构设计中发挥着重要的作用。
通过利用有限元分析软件，可以建立车辆的三维模型，并设置碰撞试验的工况和边界条件。
某轿车侧面碰撞的有限元分析
某轿车侧面碰撞的有限元分析作者：安旭辉刘世达来源：《科技资讯》2012年第32期摘要：通过有限元法分析了某轿车侧面碰撞的安全性能，衡量了轿车侧面碰撞时的吸能特性。
在LS-DYNA软件中建立了某轿车的有限元模型，模拟碰撞时参考了C-NCAP侧面碰撞法规。
最终对该轿车侧面碰撞安全性能进行有限元模拟分析，为进一步的优化和改良提出了建议。
关键词：侧面碰撞有限元方法抗侧碰性能中图分类号：U463.834 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0071-02汽车碰撞试验是研究汽车安全性最准确可靠的方法，但是由于真实碰撞的过程比较复杂，试验费用较高。
所以通过计算机仿真来分析汽车碰撞，取代碰撞试验，已经成为研究汽车安全性的新趋势[1]。
在汽车被动安全的研究领域里，应用比较广泛的理论和计算方法是在20世纪70年代由美国LawrenceLibermore国家重点实验室提出的CAE有限元分析理论。
本文将利用LS-DYNA软件，对某轿车的侧面碰撞进行模拟仿真计算，分析结果，对汽车安全性予以评价，为进一步的车身改良提出参考意见。
1 C-NCAP碰撞试验方法1.1 侧撞实验条件1.2 侧撞试验的评价指标2 仿真模型的建立2.1 整车有限元模型的建立利用Hypermesh软件在已建立的有限元模型上进行有限元网格划分。
为便于求解计算，模型右侧车门已略去，换成4根梁代替。
对于一些刚性较大、碰撞过程中几乎不变形吸能的零件，如发动机、变速箱、转向器等部分也予以省略，计算碰撞时由mass单元取其配重。
以10 mm为网格尺寸的基准，为保证求解速度，最小单元尺寸不小于3 mm，建立的车体有限元模型大约有60万个单元。
2.2 移动壁有限元模型的建立2.3 k文件的建立3 结果计算（1）各点的侵入速度均小于目标值7.5 m/s，满足设计要求。
（2）除门槛处侵入量小于目标值以外，其它各部位侵入量都大于目标值，未满足设计要求。
汽车碰撞试验有限元仿真分析
汽车碰撞试验有限元仿真分析汽车安全一直是备受关注的话题，因为每年都有大量的交通事故发生，给人们的生命财产造成了巨大的损失。
因此，在汽车设计和制造的过程中，安全性是最重要的一项指标。
在产品研发和制造中，汽车碰撞试验是必不可少的环节。
这一试验的目的就是测试汽车在发生碰撞时的承载能力以及对乘客的保护程度。
最近，有限元仿真技术在汽车碰撞试验中的应用逐渐受到重视。
本文将介绍有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用及其相关的技术和方法。
一、有限元仿真技术的介绍有限元仿真技术是一种通过计算机模拟材料或结构在外力作用下所产生的形变、应力和力学响应的虚拟分析方法。
它通过将材料或结构分割成许多小的部分，并在每个部分上建立数学模型，最终得到整个材料或结构的形变、应力和响应等各项参数。
因为有限元分析模型的建立和计算流程完全由计算机自动完成，因此大大提高了计算速度和计算精度，可以极大地减小试验成本和试验周期。
二、有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用汽车碰撞试验可以在实验室内模拟汽车在交通事故中所受到的外力，并进一步测试汽车所能承受的最大外力，以及车内乘客的安全性。
在过去的几十年中，汽车制造商通过不断的试验、验证和改进，已经使得汽车的安全性能得到了极大的提升。
但是，汽车碰撞试验仍然是一项非常复杂和昂贵的任务。
因此，在汽车设计和制造的过程中，有限元仿真技术已经成为了一种非常重要的辅助手段。
在汽车制造中存在许多的零部件和车身结构，它们的材料和结构必须得到验证。
通过有限元仿真技术，可以在计算机上建立这些零部件和车身结构的三维模型，并对其进行分析。
在仿真分析中，需要考虑的因素包括外力、材料特性、零部件和车身结构的形状和大小、以及不同零部件之间的接触情况等。
这些因素会影响汽车在发生碰撞时的变形、应力和响应能力，因此，在有限元仿真中，需要尽可能准确地考虑所有的因素。
三、有限元仿真在汽车碰撞试验中的技术和方法1.材料模型的建立有限元仿真中材料模型是一个非常关键的因素，因为材料的特性会直接影响汽车在发生碰撞时的响应能力。
有限元法在汽车设计中的应用综述
有限元法在汽车设计中的应用综述有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种常用的工程分析方法，可以用于汽车设计和研发过程中的各个方面。
它能够提供对汽车各个零部件和整车系统的结构和性能进行准确预测和评估，从而优化设计、提高质量和可靠性。
首先，在汽车设计中，有限元法广泛应用于结构分析。
通过将提供几何和材料特性的三维模型离散化为许多小单元，有限元方法可以实现复杂结构的精确模拟。
对于汽车的车架、车身和其他零部件，有限元分析可以确定和优化结构强度、刚度和耐久性，以确保在实际使用条件下的安全和可靠性。
其次，在汽车性能评估方面，有限元法也扮演着重要的角色。
例如，通过有限元分析可以预测汽车的振动和噪声水平，帮助设计师确定如何优化车辆的悬挂系统、座位和噪声隔离措施，提高驾驶舒适度。
此外，有限元法也可以用于优化车辆的气动外形，减小气动阻力，提高燃油效率。
在碰撞安全方面，有限元分析是不可或缺的工具。
通过构建模型并进行碰撞仿真，有限元法可以预测汽车在不同碰撞情况下的变形和应力分布，评估车辆和乘客的安全性能。
这有助于设计师改进车辆的安全结构，提高车辆的碰撞安全性。
有限元法还可以用于优化车辆的制造工艺。
通过在有限元模型中引入相关的制造过程，如冲压、焊接等，可以预测和解决可能出现的制造问题。
这有助于设计师优化零件和整车的制造工艺，减少制造成本和时间。
此外，有限元法还可以应用于电动汽车的设计和开发。
电动汽车的电池、电机和电控系统具有复杂的结构和作用机理。
通过有限元方法可对电池的热传导、电池盒的结构强度和散热性能进行评估和优化。
对于电机和电控系统，有限元分析可以用于确定电磁场分布、热湿度性能以及电磁振动等。
综上所述，有限元法在汽车设计中具有广泛应用的优势。
它可以用于汽车结构分析、性能评估、碰撞安全、制造工艺和电动汽车设计等方面。
通过有限元分析，汽车制造商和设计师能够在保证安全性和可靠性的前提下，最大程度地优化设计，提高汽车的性能和竞争力。
有限元分析软件及应用
有限元分析软件及应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程力学的数值计算方法，用于模拟和分析材料或结构在力学、热学、流体力学等领域的行为。
有限元分析软件是用于进行有限元分析的工具，提供了对复杂问题进行建模、求解和分析的功能。
下面将介绍几种常用的有限元分析软件及其应用。
1. ANSYS：ANSYS是全球领先的有限元分析软件之一，适用于多个领域，如结构力学、流体力学、电磁场等。
在结构分析方面，ANSYS可以进行静力学、动力学、疲劳分析等，可应用于航空、汽车、能源、医疗等行业。
2. ABAQUS：ABAQUS是另一个广泛使用的有限元分析软件，适用于结构、热、流体、电磁等多个领域的分析。
ABAQUS提供了丰富的元件模型和边界条件，可以进行复杂结构的非线性、瞬态、热源等分析，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
3. MSC Nastran：MSC Nastran是一款专业的有限元分析软件，主要用于结构和动力学分析。
它提供了丰富的分析和模拟工具，可进行静力学、动力学、疲劳分析等。
MSC Nastran广泛应用于航空、汽车、船舶等领域，具有较高的准确性和可靠性。
4. LS-DYNA：LS-DYNA是一款用于求解非线性动力学问题的有限元分析软件。
它可以进行结构和流体的动态响应分析，主要应用于汽车碰撞、爆炸、冲击等领域。
LS-DYNA具有强大的求解能力和灵活性，可以模拟复杂的物理现象和材料性能。
除了上述几个常用的有限元分析软件外，还有许多其他软件也具有广泛的应用。
有限元分析在实际工程中有着广泛的应用，下面以汽车结构分析为例进行介绍。
汽车结构分析是有限元分析的一个重要应用领域。
有限元分析软件可以帮助工程师对汽车的结构进行模拟和分析，评估其在碰撞、强度、刚度等方面的性能。
首先，工程师可以使用有限元分析软件对汽车的结构进行建模。
软件提供了各种几何建模工具，可以根据汽车的三维CAD数据进行建模，或者使用简化的二维平面模型。
cae在汽车设计中的应用
cae在汽车设计中的应用CAE（计算机辅助工程）在汽车设计中的应用导语：随着科技的发展和计算机技术的日益成熟，计算机辅助工程（CAE）在汽车设计中的应用越来越广泛。
本文将重点探讨CAE在汽车设计中的应用领域和优势，以及其对汽车设计带来的影响。
一、CAE在汽车设计中的应用领域1. 结构分析：CAE可以通过有限元分析（FEA）来对汽车的结构进行模拟和分析，以评估其强度、刚度和耐久性。
通过对各种载荷情况下的模拟测试，可以帮助设计师优化车身结构，提高整车的安全性和耐久性。
2. 碰撞仿真：通过CAE的碰撞仿真技术，设计师可以在计算机上模拟不同碰撞情况下的车辆行为，以评估车辆的安全性能。
通过对车身和座椅的碰撞仿真，可以优化车辆的结构设计，提高乘员的安全性。
3. 空气动力学分析：CAE可以通过流体力学仿真技术对汽车的空气动力学性能进行模拟和分析。
通过优化车身外形和风道设计，可以降低车辆的风阻系数，提高汽车的燃油经济性和行驶稳定性。
4. 声学分析：通过CAE的声学分析技术，可以对汽车的内部和外部噪声进行模拟和分析。
通过优化车辆的隔音材料和噪声控制装置，可以提高车辆的乘坐舒适性和降低噪声污染。
5. 热流分析：CAE可以通过热流分析技术对汽车的冷却系统和排气系统进行模拟和分析，以评估其热性能。
通过优化散热器和风道设计，可以提高车辆的散热效率，保证发动机的正常运行。
二、CAE在汽车设计中的优势1. 提高设计效率：CAE可以通过模拟和分析技术快速评估各种设计方案的性能，避免了传统试验方法的时间和成本消耗。
设计师可以在计算机上进行多次仿真测试，快速找到最优设计方案，提高设计效率。
2. 降低成本：通过CAE的模拟和分析技术，可以在设计阶段就发现和解决潜在的问题，避免了在实际制造阶段才发现的问题，从而降低了开发成本和生产成本。
3. 提高产品质量：CAE可以通过模拟和分析技术对汽车的性能进行全面评估，从而提高产品的质量和可靠性。
汽车保险杠碰撞有限元分析
汽车保险杠碰撞有限元分析摘要：本文基于Hypermesh和LS-DYNA软件对保险杠的正面碰撞进行了仿真模拟分析，分析了保险杠的耐撞性，并以计算结果为依据, 对保险杠的结构进行了改进,优化其吸能能力，对深入研究整车正面碰撞的模拟仿真具有重要的参考价值关键词：保险杠碰撞优化Abstract: this paper, analyzed from the positive impact bumpers on the simulation ofthe Hypermesh and LS-DYNA software , this paper analyzes the bumper crashworthiness, and put the structure of bumper improved, optimize the absorption ability, and further study the collision of the vehicle positive simulation for important reference value.Keywords: bumper; collision; optimization随着轿车的大规模生产和使用, 也由于车速的不断提高, 汽车交通事故的发生率已经大大的增加了。
在汽车交通安全事故中, 出现几率最高的是汽车碰撞, 其中正面碰撞最普遍。
据资料显示,汽车发生正面碰撞的概率在40%左右。
因此, 研究正面碰撞特性, 对降低乘员的伤害非常重要[1]。
而汽车结构中的保险杠是正面碰撞时主要的承载和吸能构件,提高保险杠的吸能能力,可以降低整车碰撞中的加速度,对乘员起保护作用[2]。
因此, 对保险杠吸能特性的研究有着重要的意义。
汽车碰撞是指汽车在极短的时间内发生剧烈碰撞,是一个瞬态的复杂物理过程,它包含结构以大位移、大转动和大应变为特征的几何非线性和各种材料发生大应变时所表现的物理非线性(材料非线性)。
有限元分析技术在电动汽车结构设计中的应用
有限元分析技术在电动汽车结构设计中的应用在当今的汽车市场中，电动汽车已成为一种非常受欢迎的选择。
事实上，在全球范围内，越来越多的消费者倾向于购买电动汽车，并将其用于日常出行。
因此，汽车制造商需要采用新的设计技术来确保电动汽车的安全和可靠性。
有限元分析技术正是一种在电动汽车结构设计中应用广泛的新技术。
有限元分析技术是一种通过数学模型将复杂的结构分解为许多小的元素的技术。
这些元素是相互连接的，通过计算每个元素的应力和变形，可以计算整个结构的行为。
在电动汽车结构设计中，有限元分析技术可以用于强度、刚度、疲劳寿命、碰撞安全等方面的分析。
首先，在电动汽车的设计和开发过程中，有限元分析技术可以帮助工程师进行结构强度和刚度的分析。
电动汽车的底盘和车身结构需要具有高强度和高刚度，以保证安全和驾驶品质。
通过有限元分析技术，工程师可以模拟汽车在各种条件下的力学特性，并通过计算每个元素的应力和变形来确定结构的强度和刚度。
这种分析可以帮助工程师在设计阶段发现和修复结构中的弱点，并更好地优化设计。
其次，疲劳寿命也是电动汽车结构设计中需要考虑的一个重要因素。
在电动汽车的使用中，由于电动汽车的电池重量和结构设计，车身会承受更大的负荷。
因此，有限元分析技术可以用于预测汽车的疲劳寿命和寿命下降的原因。
通过这种分析，工程师可以在设计阶段发现潜在的问题，并优化结构来避免寿命损失。
第三，在电动汽车的设计和开发过程中，碰撞安全也是不可忽视的一个问题。
有限元分析技术可以用于模拟汽车在碰撞过程中的应力和变形，从而提前发现和解决碰撞安全问题。
这种分析可以帮助工程师确定各个部件的应力和应力分布，确保汽车能够在不同的碰撞条件下保持安全。
同时，有限元分析技术还可以用于优化碰撞防护装置的设计，提高碰撞安全性。
总之，有限元分析技术是电动汽车结构设计中的一项重要技术。
通过这种技术，工程师可以模拟电动汽车在各种情况下的力学特性，并确定结构的强度、刚度、疲劳寿命和碰撞安全等方面的特性。
汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证
汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证汽车事故往往是不可预测的，特别是在道路上的高速行驶中。
为了保障驾驶员和乘客的安全，现代汽车技术已经发展到了一个非常高的水平，其中之一就是采用有限元分析技术来对车辆碰撞造成的损伤进行评估和预测。
本文将介绍一种针对汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证方法。
首先，我们需要建立一个具有物理实际性的汽车模型。
这个模型应该包括车身、车门、座椅以及安全气囊等部件，同时包括汽车撞击时可能受到的不同类型的冲击。
模型的准确性非常关键，因为它将直接影响我们后续分析的结果。
其次，我们需要进行有限元分析，这可以帮助我们预测车辆在不同条件下受到撞击时可能遭受的损伤。
首先我们使用有限元法对汽车的结构进行网格划分，然后在每个单元上应用所需的物理方程。
这可以非常有效地模拟汽车在撞击时可能发生的变形，分析应力分布和它对汽车各个部分的影响。
在对汽车模型进行有限元分析时，我们使用了一个名为ANSYS的软件。
这种软件可以使用有限元法进行模拟，并检查模型中存在的任何问题。
在模拟过程中，我们考虑了不同的材料特性以及撞击时的力。
通过此模型的仿真分析，我们能够预测汽车在不同速度、不同冲击角度和不同冲击方向时可能遭受的损失。
最后，我们通过实验验证了该有限元模型。
我们通过在真实撞击实验中测量汽车变形程度、应力分布等来验证模型。
我们将实验结果与有限元模拟结果进行比较，结果表明模拟结果与实验结果非常接近。
这证明了该模型在汽车撞击安全评估中的有效性。
总之，建立汽车模型并进行有限元分析对于汽车安全评估非常关键。
在本文中，我们介绍了一种针对汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元的方法进行有限元分析的方法。
该方法使用ANSYS软件进行模拟，并通过实验验证了该模型的准确性。
随着汽车技术的发展，有限元分析将在汽车碰撞评估中扮演越来越重要的角色。
有限元分析在汽车碰撞评估中的应用越来越广泛，已经成为汽车设计与制造的重要工具。
abaqus案例
abaqus案例Abaqus是一款由法国达索系统公司开发的有限元分析软件。
它提供了强大的分析工具和高度可定制的建模环境，使工程师能够在各种领域进行准确的仿真分析。
在本文中，我们将介绍一些使用Abaqus的真实案例，以便更好地了解该软件的功能和应用。
1. 案例一：汽车碰撞分析汽车碰撞是交通事故中最常见的一种，也是最危险的一种。
利用Abaqus进行汽车碰撞仿真分析可以帮助工程师更好地理解碰撞过程和车辆的结构变形情况。
在这个案例中，我们将对一辆小型轿车进行碰撞测试。
首先，我们需要建立一个准确的车辆模型。
通过CAD软件，我们可以设计出车辆的外形，并将其导入Abaqus中。
接下来，我们需要添加材料属性和约束条件，以便对车辆进行仿真分析。
在这个案例中，我们使用了钢材作为车辆的材料，并设置了车辆的边界条件和碰撞速度。
通过Abaqus进行汽车碰撞仿真分析后，我们可以得到车辆在碰撞过程中的应力、应变和变形情况。
此外，我们还可以观察到车辆的安全性能和结构强度是否符合标准要求。
这些结果可以帮助汽车制造商更好地设计和改进汽车结构，以提高车辆的安全性能和耐用性。
2. 案例二：桥梁结构分析桥梁是重要的基础设施之一，其结构的稳定性和安全性对人们的出行和生活具有重要影响。
利用Abaqus进行桥梁结构分析可以帮助工程师更好地了解桥梁的结构特性和受力状态，以便更好地设计和改进桥梁结构。
在这个案例中，我们将对一座悬索桥进行分析。
首先，我们需要建立一个准确的桥梁模型，并添加材料属性和约束条件。
接下来，我们需要对桥梁进行荷载分析，以便了解桥梁在不同荷载下的受力状态和变形情况。
通过Abaqus进行桥梁结构分析后，我们可以得到桥梁在不同荷载下的应力、应变和变形情况。
此外，我们还可以观察到桥梁的结构稳定性和安全性能是否符合标准要求。
这些结果可以帮助桥梁工程师更好地设计和改进桥梁结构，以提高其安全性能和耐用性。
3. 案例三：电子设备热分析电子设备的热管理是一个重要的问题，因为过热会导致设备故障或损坏。
有限元法在汽车中的应用
有限元法在汽车中的应用有限元法是随着计算机技术的应用而发展起来的一种先进的技术，广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中,成功的解决了许多复杂的设计和分析问题,己成为工程设计和分析中的重要工具。
随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法，有限元法在产品设计和研制中所显示出的无可伦比的优越性，使其成为企业在市场竞争中制胜的一个重要工具,有限元法在机电工程中的应用也越来越重要。
现代汽车工业技术快速发展，计算机技术不断推陈出新，使分析仿真技术以其快速高效和低成本的强大优势,成为汽车设计的重要手段,各种分析软件成为CAE技术广泛应用的工具。
有限元在机械设计中的优点是有目共睹的,在汽车的设计中这些优势得到了完美的体现,其优点如下：1、与CAD软件的无缝集成当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用CAD软件的集成使用，即在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后,能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。
2、更为强大的网格处理能力有限元法求解问题的基本过程主要包括:分析对象的离散化、有限元求解、计算结果的后处理三部分。
对于许多工程实际问题，在整个求解过程中，模型的某些区域将会产生很大的应变,引起单元畸变，从而导致求解不能进行下去或求解结果不正确,因此必须进行网格自动重划分。
有限元使用的自适应网格往往是许多工程问题如裂纹扩展、薄板成形等大应变分析的必要条件.3、由求解线性问题发展到求解非线性问题随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求，许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决,必须进行非线性分析求解,为此国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件，它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、丰富而实用的非线性材料库.4、由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解理论上已经证明，只要用于离散求解对象的单元足够小，所得的解就可足够逼近于精确值。
有限元法在汽车行业中的应用
有限元法在汽车行业中的应用【摘要】：汽车车身结构主要是由薄板冲压的覆盖件、承载骨架和各种加强件组成的。
在有限元分析中可将它看成是由许多单元所组成的整体, 或起承载作用, 或承受、传递外部载荷, 以保证整个汽车的正常工作。
【关键词】：汽车；技术；应用在当前的工程技术领域中有越来越多的复杂结构，包括复杂的几何形状、复杂的载荷作用和复杂的支撑约束等。
当对这些复杂问题进行静、动态力学性能分析时, 往往可以很方便地写出基本方程和边界条件, 但却求不出解析解。
这是因为大量的工程实际问题非常复杂, 有些构件的形状甚至不可能用简单的数学表达式表达, 所以就更谈不上解析解了。
对于这类工程实际问题, 通常有两种分析和研究途径: 一是对复杂问题进行简化, 提出种种假设, 最终简化为一个能够处理的问题。
这种方法由于太多的假设和简化, 将导致不准确乃至错误的答案。
另一种方法是尽可能保留问题的各种实际工况, 寻求近似的数值解。
在众多的近似分析方法中, 有限元法是最为成功和运用最广的方法。
1. 汽车结构有限元分析汽车车身结构主要是由薄板冲压的覆盖件、承载骨架和各种加强件组成的。
在有限元分析中可将它看成是由许多单元所组成的整体, 或起承载作用, 或承受、传递外部载荷, 以保证整个汽车的正常工作。
由于要完成各自独特的功能, 它们的结构各不相同, 并且都比较复杂。
一些结构件的工作条件比较恶劣, 长期在振动和冲击载荷下工作。
寻求有关这些结构件正确而可靠的设计和计算方法, 是提高汽车的工作性能及可靠性的主要途径之一。
在汽车结构分析中, 有限元法由于其能够解决结构形状和边界条件都非常任意的力学问题的独特优点而被广泛使用。
各种汽车结构件都可应用有限元法进行静态分析、固有特性分析和动态分析; 并且从原来对工程实际问题的静态分析为主转化为要求以模态分析和动态分析为主。
也可根据工程实际结构的特点要求进行非线性分析。
具体地说, 汽车结构有限元分析的应用体现于: 一是在汽车设计中对所有的结构件、主要机械零部件的刚度、强度、稳定性分析; 二是在汽车的计算机辅助设计和优化设计中, 用有限元法作为结构分析的工具; 三是在汽车结构分析中普遍采用有限元法来进行各构件的模态分析，同时在计算机屏幕上直观形象地再现各构件的振动模态, 进一步计算出各构件的动态响应, 较真实地描绘出动态过程, 为结构的动态设计提供方便有效的工具。
汽车碰撞仿真的数值模型与算法研究
汽车碰撞仿真的数值模型与算法研究在汽车工程领域，通过数值模拟和仿真技术可以对汽车碰撞进行精确模拟，以评估车辆在不同碰撞情况下的安全性能。
本文将探讨汽车碰撞仿真的数值模型和算法的研究。
一、引言汽车碰撞是指车辆在道路行驶中与其他车辆、行人或障碍物发生接触的过程。
在现实道路交通中，由于各种因素的存在，碰撞事故时有发生。
因此，研究汽车碰撞对于提高汽车安全性具有重要意义。
而传统的试验法存在成本高、时间长等问题，因此数值模拟和仿真成为了一种重要的研究手段。
二、数值模型汽车碰撞仿真的数值模型是构建仿真系统的基础，它能准确地描述汽车在碰撞过程中的物理行为。
常见的数值模型包括汽车的几何模型、材料模型和碰撞过程建模。
1. 汽车的几何模型汽车的几何模型是描述汽车外形和结构的数学模型。
它通常通过计算机辅助设计软件进行建模，将汽车的外形、零部件和装配关系进行准确的数字化表示。
准确的几何模型能够确保仿真结果的准确性。
2. 材料模型材料模型是描述汽车碰撞过程中材料力学性能的数学模型。
不同材料具有不同的力学性质，例如金属、塑料等材料在碰撞中的行为各不相同。
因此，对于不同材料需要选择适当的材料模型，以准确地模拟材料的力学行为。
3. 碰撞过程建模碰撞过程建模是将汽车与其他对象的碰撞过程进行数学建模。
它通常涉及到动力学、动力学和材料力学等多个领域的知识。
通过对碰撞过程建模，可以模拟汽车在不同碰撞情况下的变形、应力和位移等物理量。
三、算法研究算法是汽车碰撞仿真中的关键技术之一，它决定了汽车碰撞仿真的准确度和效率。
常见的算法包括有限元法、多体动力学法和网格法等。
1. 有限元法有限元法是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，它将复杂的结构分割成简单的几何体单元，并根据物理性质和几何关系建立有限元模型。
有限元法在汽车碰撞仿真中可以较为准确地模拟汽车变形和应力等物理量，具有较高的准确度。
2. 多体动力学法多体动力学法是一种基于刚体和多体动力学原理进行碰撞仿真的方法。
有限元分析方法在保险杠碰撞仿真中的应用
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第２ ９卷第 ６期
Ｖｏ． ９， ． １ ２ Ｎｏ ６
西 华 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ）
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ ｈ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ・ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｏ ｒａ ｕ ｉｅｓｔ ｏ Ｘｉ ｙ ｔ ｒｌＳ ｉｎ ｅ
２１ ０ ０年 １ １月
ＮＯ ． ０ ０ Ｖ２ １
ｓｍｕ ａｉ ｎ ｉ ａｌ ，ｄ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｅ ｅｇ ｂ ｏｐ ｉ ｎ ｃ ｕ ｄ ｂ ｒ ｃ ｓｅ ｙ ｓｍｕ ａｉｎ ｗ ｅ ｒ ｓ ａ ｐ ｎ ｄ ｉ ｌｔ ．Ｆ ｎ ｌ ｏ ｙ ｅ ｏｍａｉ ｎ ｎ ｒ ｙ ａ ｓ ｒ ｔ ｏ ｌ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｄｂ ｉ ｌ ｔ ｈ ｎ ｃａ ｈ ｈ ｐ ｅ ｅ ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｈ ｉ — ｏ ｏ ｏ ｏ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｔ ｅ ｓｍｕ ｏ
车辆碰撞模拟中的有限元分析研究
车辆碰撞模拟中的有限元分析研究引言车辆碰撞是常见的交通事故形式之一，对车辆和乘员造成了严重的伤害和财产损失。
为了提高车辆的安全性能和减少交通事故的发生，有限元分析逐渐成为汽车工程中的重要工具。
本文将探讨车辆碰撞模拟中的有限元分析研究，并分析其应用前景。
一、有限元分析简介有限元分析是一种数值模拟方法，可以将实际的复杂结构离散成有限个简单的单元，通过有限元格子的变形来模拟结构的变化。
有限元分析既可以用于静力学问题，也可以用于动力学问题，包括车辆碰撞模拟。
在车辆碰撞模拟中，有限元分析可以准确地预测车辆在碰撞中的受力分布和变形情况，为安全性能的提升提供科学依据。
二、有限元分析在车辆碰撞模拟中的应用1. 车身刚度分析车辆碰撞时，车身的刚度将直接影响车辆的受力分布和变形情况。
有限元分析可以通过建立车身模型，计算车身在不同碰撞条件下的刚度，从而帮助车辆设计师优化车身结构，提高车辆的安全性能。
2. 碰撞部件优化设计碰撞部件是车辆碰撞中最容易受到冲击的部分，其设计和缺陷直接影响了车辆在碰撞中的安全性能。
有限元分析可以帮助车辆制造商在设计阶段评估并优化碰撞部件，以达到碰撞力分散和最大程度吸收冲击力的目的。
3. 安全气囊设计安全气囊是车辆碰撞中最重要的被动安全设备之一。
有限元分析可以模拟车辆在碰撞过程中安全气囊的展开和充气情况，准确预测安全气囊对乘员的保护效果。
基于有限元分析结果，可以对安全气囊的设计参数进行调整和优化，提高安全气囊的性能。
4. 碰撞模拟验证有限元分析可以将车辆碰撞模拟分为两个步骤：前处理和后处理。
前处理是指对碰撞模型的建立、网格划分和加载条件的设定。
有限元分析软件可以帮助工程师进行这些操作，从而创建可靠的碰撞模拟模型。
后处理是指对有限元分析结果的处理和解读。
工程师可以通过分析结果来评估碰撞模拟的效果，并与实际碰撞测试结果进行比对，以验证模型的准确性和可靠性。
三、有限元分析在车辆碰撞模拟中的优势和挑战1. 优势有限元分析在车辆碰撞模拟中有以下优势：- 可以准确预测车辆在碰撞中的受力分布和变形情况，为车辆设计师提供重要的参考依据。
基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析
基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析在汽车领域，汽车碰撞仿真分析是一项重要的研究工作。
利用计算机软件ANSYS，可以对汽车碰撞过程进行详细的模拟和分析，以评估车辆的安全性能。
本文将以基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析为主题，从原理、流程和应用三个方面展开叙述。
一、原理汽车碰撞仿真分析的基本原理是利用有限元方法（Finite Element Method，简称FEM），将车辆模型离散成多个小网格，并在每个网格上建立方程。
通过求解这些方程，可以得到车辆在碰撞过程中的受力、变形等信息。
ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，可以模拟和求解这些方程，从而实现准确的汽车碰撞仿真。
二、流程汽车碰撞仿真分析的流程可以分为准备工作、建模、求解和后处理四个阶段。
1. 准备工作：在进行碰撞仿真前，需要准备车辆CAD模型、碰撞场景参数等相关信息。
首先，将车辆CAD模型导入ANSYS软件，并对其进行几何网格划分和网格细化。
其次，根据碰撞场景需求，设置碰撞速度、角度、碰撞物等参数。
2. 建模：在建模阶段，需要为汽车模型设置材料属性、约束条件和加载条件。
首先，根据汽车零部件材质，添加相应的材料属性。
然后，将汽车模型与地面或其他环境进行约束连接。
最后，根据具体碰撞情况，添加相应的碰撞物和加载条件。
3. 求解：在ANSYS软件中，通过选择适当的求解器和求解参数，对建模阶段所设定的方程进行求解。
求解过程中，应关注模型的收敛性、计算时间和计算精度，并进行适当调整和迭代，以获得准确而稳定的结果。
4. 后处理：求解完成后，需要对仿真结果进行后处理和分析。
通过ANSYS软件提供的可视化工具，可以对车辆的受力分布、变形情况等进行可视化展示，并提取关键数据进行比较和评估。
三、应用基于ANSYS的汽车碰撞仿真分析在汽车工业中得到了广泛的应用。
具体来说，它主要应用于以下几个方面：1. 车辆安全评估：通过对车辆在不同碰撞条件下的仿真分析，可以评估车辆的安全性能，并提出改进方案。
汽车碰撞模拟仿真分析的原理与方法探究
汽车碰撞模拟仿真分析的原理与方法探究为了提高汽车的安全性能，减少碰撞事故的发生，汽车碰撞模拟仿真成为了一种重要的技术手段。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真的原理和方法，以期加深对该领域的理解与认识。
一、汽车碰撞模拟仿真的原理汽车碰撞模拟仿真的原理可以简单归纳为以下几点：1. 驾驶员行为模拟：汽车碰撞模拟需要考虑驾驶员的行为，包括刹车、转向、加速等操作。
在仿真过程中，根据实际情况设定不同的驾驶员行为模式，从而对不同驾驶场景进行模拟。
2. 车辆力学模型：汽车碰撞模拟需要建立车辆的力学模型，包括车辆的质量、重心位置、惯性特性等参数。
这些参数将直接影响到碰撞时车辆的运动状态和变形程度。
3. 碰撞物模型：除了车辆本身，汽车碰撞模拟还需要考虑碰撞物的模型。
不同的碰撞物对车辆的影响是有差异的，如墙壁、障碍物、其他车辆等。
通过准确建立碰撞物的模型，可以更真实地模拟碰撞过程。
4. 物理力学仿真：汽车碰撞模拟需要应用物理力学仿真方法来计算碰撞过程中车辆的运动和变形情况。
使用数值计算的方法，通过求解动力学方程，可以得到车辆在碰撞过程中的加速度、速度和位移等信息。
5. 材料模型：在汽车碰撞模拟中，不同材料的力学特性对碰撞结果有着重要的影响。
通过对车辆部件材料的性质进行建模，如弹性模量、屈服强度等参数，可以更准确地模拟碰撞时车辆的变形和破裂情况。
二、汽车碰撞模拟仿真的方法汽车碰撞模拟仿真的方法多种多样，下面列举几种常用的方法：1. 刚体方法：刚体方法是最简单的汽车碰撞模拟方法之一。
在这种方法中，车辆被视为刚体，不考虑其变形情况，只关注碰撞过程中的运动情况。
这种方法常用于低速碰撞模拟，其计算过程简单快速。
2. 有限元方法：有限元方法是一种广泛应用于汽车碰撞模拟的方法。
该方法将车辆和碰撞物建模为多个小单元，在每个单元内使用有限元理论进行力学计算。
通过对系统的全局刚度矩阵进行分析，可以得到碰撞过程中各个单元的应变、应力等信息。
3. 多体动力学方法：多体动力学方法将系统视为多个相互连接的刚体，通过求解刚体的运动学方程和动力学方程，得到碰撞过程中各个刚体的运动状态。
汽车碰撞安全性能的模拟与优化
汽车碰撞安全性能的模拟与优化近年来，随着汽车的普及和道路交通的持续发展，汽车碰撞事故的发生频率也在逐渐增加。
为了减少碰撞事故对人员生命健康的损害，汽车碰撞安全性能的模拟与优化成为了汽车工程领域的研究热点。
本文将讨论汽车碰撞安全性能模拟所涉及的技术与优化方法。
一、碰撞模拟技术碰撞模拟技术是对汽车碰撞过程进行数值仿真的一种方法。
通过建立汽车碰撞模型，结合相应的碰撞数学模型和计算方法，可以模拟出汽车在不同碰撞情况下的变形和应力分布等参数。
这些参数可以用来评估汽车的碰撞安全性能，帮助汽车设计师在设计初期发现问题并进行优化。
碰撞模拟技术主要通过有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）来实现。
这种方法将汽车构件划分为有限数量的单元，通过求解形变和应力方程，得到汽车在碰撞时的变形情况。
优化算法可以根据目标函数和约束条件，对汽车设计进行优化，例如改变材料特性、调整构件尺寸等。
二、碰撞模拟的应用碰撞模拟技术可以应用于多个方面，从汽车设计到碰撞仿真测试，为汽车制造商提供了有效的工具和方法，以确保汽车的碰撞安全性能达到要求。
1. 汽车结构设计：通过碰撞模拟，可以评估不同车型在碰撞事故中受到的冲击程度，从而优化车身结构的设计。
例如，在碰撞模拟中发现某一构件受力过大，设计师可以对该区域进行优化，以提高汽车的抗冲击能力和乘员的生存空间。
2. 安全气囊设计：安全气囊是汽车碰撞安全系统中的重要组成部分。
通过碰撞模拟，可以评估安全气囊的部署位置和充气策略对乘员的保护效果。
优化安全气囊的设计，可以提高碰撞时乘员头部和身体的保护程度，减少伤害风险。
3. 车身材料选择：在碰撞模拟中，可以分析不同材料在碰撞过程中的应力分布和变形情况。
通过对比模拟结果，制造商可以选择更加适合的车身材料，以提供更好的抗冲击性能和安全性能。
三、碰撞模拟与优化的挑战尽管碰撞模拟技术在汽车工程中有着重要的应用，但也面临着一些挑战。
1. 碰撞模型的准确性：碰撞模拟的准确性依赖于碰撞模型的建立和测试数据的准确性。
汽车碰撞模拟仿真的数值计算方法与精度分析
汽车碰撞模拟仿真的数值计算方法与精度分析随着汽车行业的不断发展和进步，汽车碰撞安全性的研究成为了一个热门的话题。
为了提高汽车碰撞安全性能，减少事故造成的人员伤亡和财产损失，学者们提出了许多数值计算方法并进行了精度分析。
本文将介绍汽车碰撞模拟仿真的数值计算方法，并对其精度进行分析。
一、数值计算方法的选择汽车碰撞模拟仿真主要采用有限元分析（Finite Element Analysis, FEA），这是一种基于连续介质力学原理的数值计算方法，通过将汽车划分为离散的有限元单元，来模拟碰撞过程中的应力、应变和变形等物理现象。
有限元分析方法应用广泛，计算精度高，并且具备较好的灵活性。
在进行汽车碰撞模拟时，首先需要建立合适的有限元模型。
该模型需要考虑车身结构、车架、车轮、发动机等关键部件，并对其材料、几何形状进行准确的描述。
同时，还需要确定边界条件、加载方式和碰撞角度等参数。
这些都是模拟仿真中至关重要的步骤，对结果的准确性产生着重要影响。
二、数值计算方法的精度分析在进行汽车碰撞模拟仿真时，数值计算方法的精度是非常关键的，直接关系到对碰撞过程的准确描述。
常用的评价模型精度的方法包括多个方面：1. 网格密度：在有限元分析中，网格密度是一个重要的参数。
网格密度过低会导致精度不足，而过高则会增加计算成本和时间。
因此，选择合适的网格密度是进行汽车碰撞模拟仿真的前提。
2. 材料模型：材料参数是模拟过程中另一个重要的影响因素。
汽车零部件的材料常常是各向异性的，因此需要选择合适的材料模型来准确描述其力学行为。
常用的材料模型有线弹性模型、塑性模型和温度模型等。
3. 边界条件：边界条件的选择也会影响模拟结果的准确性。
例如，碰撞时的速度、角度和车辆的质量分布情况等都是需要准确确定的参数。
4. 计算时间：在进行汽车碰撞模拟时，计算时间往往也是需要考虑的因素。
对于大型仿真模型和复杂碰撞情况，计算时间可能会很长。
因此，需要在满足精度要求的前提下，尽量减少计算时间。
有限元在生活中的应用例子
有限元在生活中的应用例子有限元法是一种通过将连续物体离散化为有限个小单元来近似求解连续问题的数值方法。
它在工程领域有着广泛的应用，可以用于模拟和分析各种力学行为。
下面将列举10个生活中的应用例子。
1. 汽车碰撞分析：有限元法可以用来模拟汽车碰撞时的力学行为，帮助工程师评估车身结构的强度和安全性能，从而设计更安全的汽车。
2. 建筑结构分析：有限元法可以用来分析建筑物在地震或风灾等自然灾害中的抗震和抗风性能，从而指导结构设计和改进。
3. 飞机机身设计：有限元法可以用来评估飞机机身结构的强度和刚度，从而优化设计，提高飞机的性能和安全性。
4. 桥梁结构分析：有限元法可以用来分析桥梁在荷载作用下的变形和应力分布，从而评估桥梁的安全性和耐久性。
5. 船舶结构设计：有限元法可以用来分析船舶结构在波浪和水流作用下的响应，从而指导船舶设计和改进。
6. 电子设备散热分析：有限元法可以用来模拟电子设备在工作过程中产生的热量分布，从而优化散热设计，提高设备的可靠性和性能。
7. 医学领域：有限元法可以用来模拟人体器官的力学行为，从而帮助医生诊断病情和指导手术。
8. 地下水污染传输分析：有限元法可以用来模拟地下水中污染物的传输和扩散，从而评估污染物的迁移路径和影响范围。
9. 电力系统分析：有限元法可以用来分析电力系统中的电压和电流分布，从而评估电力设备的运行状态和安全性能。
10. 摩擦材料分析：有限元法可以用来分析摩擦材料在接触过程中的力学行为，从而优化摩擦材料的设计和性能。
通过以上例子可以看出，有限元法在工程领域的应用非常广泛，可以帮助工程师和科学家解决各种力学和物理问题，优化设计和改进产品。
随着计算机技术的不断发展，有限元法将在更多领域得到应用，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
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有限元分析方法在汽车碰撞研究中的应用
作者：李博闻
随着我国经济实力的不断增强，人们的物质生活水平日益提高，汽车已经逐渐成为人们的代步工具。
很多中国企业与外国跨国公司合作生产研发汽车产品。
我国的汽车年产量逐年攀升，生产制造水平也逐步提高。
纽约时报预测中国将成为世界上最大的汽车生产国。
私家汽车给人们带来了便利，让人们更充分的享受生活。
随着全世界汽车数量的迅速增加，汽车质量、驾驶技术问题及道路状况等多种因素合力作用结果，汽车交通事故已成为严重问题。
联合国世界卫生组织（WHO）提交的最新报告显示：近几年全球每年因交通事故造成死亡的人数多达约120万，另外还有数百万人在汽车事故中受伤致残。
面对这个严重的问题，各国的工程技术人员都在不遗余力的提高汽车的安全性能。
各国政府相应的制定了碰撞安全性能标准，具有代表性的有美国的FMVSS汽车碰撞安全法则、欧洲的ECE和EEC汽车碰撞安全法则。
目前最为人关注的碰撞试验为NCAP （NewCarAssessmentProgram）。
早期的被动安全性研究主要是通过大量的试验来进行，采用同样的碰撞过程反复进行，收集数据。
这样的试验方法需要相当长的时间。
发达国家每次汽车安全性能的试验都需要手工打造几十辆新车，人力、物力、财力都需要很大的消耗。
伴随着计算机技术的发展，原来不可能完成的大量参数有限元计算成为可能。
有限元计算分析方法运用到汽车的碰撞模拟仿真中，极大地降低了汽车的设计成本和研发周期，并且获得更为精确的数据对汽车结构进行下一步优化。
1汽车碰撞过程的特点
汽车碰撞是汽车结构在极短的时间内(通常在100ms以内)，在剧烈碰撞冲击载荷作用下发生的一种复杂的非线性动态响应过程。
在汽车碰撞中，各种非线性的问题都涉及到了，既有结构发生大位移和大转动所引起的几何非线性，又有各种材料发生大应变时所表现的物理非线性(材料非线性)。
2非线性有限元理论
在某一瞬间时，物体在空间所占据的区域V称为物体的构型。
令在时间t=0时，物体的初始构型为V0，并参考于一固定的直角坐标系{xi}，物体的任一质点P的位置可由一向径
P(x1,x2,x3)或其质点坐标(x1,x2,x3)确定。
构型V0称为物体的参考状态。
在后来某一瞬间t，物体被移动到空间另一位置，其构型为V，这时的状态称为变形状态。
描述这一变形状态，用另一直角坐标系{yi}。
初始构型中的P点，变形后被移动到空间的P点，可由一向径P(x1,x2,x3)确定。
如果令坐标系{yi}和{xi}重合，则在二维情形下如图1所示。
同一质点变形前后有关系：yi=yi(x1,x2,x3,t)i=1,2,3yi是xi的单值连续函数。
如果取ui为质点沿xi轴方向的位移，那么显然有yi=xi+ui(x1,x2,x3,t)i=1,2,3。
在描述物体变形前后的不同状态时，可用下面方法：把x1,x2,x3和t作独立变量来描述物体的运动（或变形），称为物质描述或拉格朗日描述，而x1,x2,x3和t称为拉格朗日变量。
3 汽车碰撞仿真的有限元方法
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，设接触系统在时刻t占据空间域力?，作用在接触系统内的体积力、边界力、接触力及内应力分别为b,q,qc,σ则接触系统的运动要满足。
对于方程(2)，实际中广泛应用显式的中心差分法来求解。
显式解法不需要进行矩阵分解或求逆，无须求解联立方程组，也不存在收敛的问题，因而计算速度较快；同时，其稳定性准则能自动控制计算时间步长的大小，确保了计算结果的精度。
对于汽车这样复杂的薄壁板壳结构系统，其碰撞模拟分析中最常用的结构单元是二维壳单元，少量用到梁单元和体单元。
4节点壳单元(称BT单元)和4节点Hughes-Lio壳单元(称HL单元)是汽车碰撞模拟分析中常用的壳单元。
4整车有限元模型的建立
整车包含许多的零部件,因而整车模型的单元通常比较多。
考虑到过大的整车模型会影响计算的成本(主要指计算时间),所以,结合侧面碰撞变形特点,在不影响计算要求和精度的前提下,尽可能地减少模型的单元数。
整车建模时,将汽车分为3个区域即：①区汽车发生碰撞的区域,即主要变形区;②区以车身对称平面为分界线的右侧车身,这侧的车身基本不变形;③区非撞击区,这一区域的车身也基本不变形。
不同区域的零件,网格划分的大小也不同。
①区的网格大小一般为10～20mm,②区为20～40mm,③区可以大于50mm，如图2所示。
整车模型以轿车的三维模型为基础,加上发动机、悬架及车轮,组成用于侧面碰撞的整车模型。
根据车身以薄钢板冲压零部件为主的特点,整个车身采用壳单元建模。
车身采用的材料主要为拉延性能较好的低碳钢薄钢板,采用分段线性塑性(PIECEWISE LINEAR PLASTICITY)材料模型模拟。
分段线性塑性材料模型需要定义材料的密度、弹性模量、泊松比、屈服强度和应力-应变曲线。
低碳钢薄钢板的密度ρ=7.85×103kg/m3,弹性模量
E=210GPa,泊松比μ=0.272～0.30,屈服强度σs=270～390GPa,应力--应变曲线通过材料拉伸试验获得。
由于低碳钢材料在冲击载荷作用下,其应力-应变的关系不仅与材料的本身性质有关,还与加载的时间历程密切相关。
采用Cowper和Symonds计算模型,应变率参数C 和P分别取40和5。
车身主要通过焊点单元将零部件装配在一起。
车门与车身骨架的连接通过铰接单元和弹簧单元连接,用铰接单元模拟车门铰链,用带失效定义的一般弹簧单元模拟门锁的锁止作用。
车轮与车轴之间采用铰接单元连接,使车轮能够绕车轴转动。
座椅与车身通过刚性短梁固定。
整车模型共分52层,有185342个节点,173529 个单元。
5 整车偏置碰撞的有限元仿真
整车偏置碰撞主要考核车身的安全性，因此有必要进行该车的偏置碰撞仿真。
参考欧洲的NCAP正面碰撞试验法规，建立整车偏置碰撞有限元模型。
可变形壁障一般为可压缩的蜂窝铝块，建模中采用六面体实体单元，材料模型为honeycomb材料。
可变形壁障放置在驾驶员一侧，与汽车前端的接触面积只占车身宽度的4O%。
如图3所示，整车以64 km／h的速度正面碰撞可变形壁障，计算了100 ms的碰撞过程．
变形仍然集中在车身前部(A柱之前)，车辆后部基本没有变形。
主要吸能零部件是保险杠、翼子板、发动机罩和前纵梁．同时由于冲击载荷不对称，碰撞侧的变形程度比正面100%碰撞的变形严重得多。
由图5和图6可以了解到碰撞过程中的能量和速度变化情况。
6 结论
在汽车碰撞发生的极短时间内，车身发生巨大的形变。
这种形变伴随着大位移、大转动所引起的几何非线性，又有各种材料发生大应变时所表现的物理非线性(材料非线性)。
所以很难通过常规的数学方法对其进行求解，进行实体碰撞试验的数据很难进行采集。
本文论述了采用拉格朗日描述对物体的移动建立数学模型。
通过有限元方法将整车按区域进行建模。
并且将建立的整车有限元模型进行整车偏置碰撞的模拟仿真，模拟了碰撞过程后车身的变形结果，得到了碰撞过程中模型的能量与速度变化曲线。
从而直观地掌握了汽车在碰撞过程中能量等参数的变化情况。
将有限元方法运用在汽车碰撞问题的分析中，对汽车结构安全性的改进有一定指导意义。
(end)。