乘用车行人保护分析规范

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Q/JLY J711 -2009
乘用车乘员头部碰撞分析规范
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浙江吉利汽车研究院有限公司
二〇〇九年二月
前言
为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定出本分析规范。

本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。

本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。

本标准起草人：刘淑丹
本标准于2009年2月29日发布并实施。

1 范围
本标准规定了乘用车行人保护CAE分析的软件设施、硬件设施、时间需求、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。

本标准适用于乘用车行人保护分析。

2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GTR 全球技术法规关于机动车碰撞时对行人及弱势道路使用者加强保护和减轻伤害的认证统一规定3 软件设施
乘用车行人保护分析软件设施包括以下内容：
a) 前处理：ALTAIR/HYPERMESH；ETA/VPG；OASYS/PRIMER；
b) 后处理：ALTAIR /HYPERVIEW、LS-PREPOST；
c) 求解器：LS-DYNA 970。

4 硬件设施
a) 前、后处理：HP或Dell工作站；
b) 求解：集成服务器。

5 时间需求
5.1 前处理时间
a) 无碰撞分析模型，完成有限元建模，一般需要10～15工作日/15人；
c) 有完整正确的碰撞分析模型，模型前处理一般需要2～3工作日/1人。

5.2 求解时间
计算过程中不出现因模型问题导致计算中断的情况下，在集成服务器上求解时间大约为6小时/次，需要计算成人头部碰撞9个工况，儿童头部碰撞9个工况，小腿部碰撞3个工况，大腿部碰撞3个工况，通常模型调整需要计算3次以上。

5.3 后处理时间
后处理时间包括结构合理性评估，假人部件伤害分析，分析报告的编写，一般需要3个工作日。

5.4 总时间计算
完成一款车的乘用车行人保护分析需要的时间如下：
a) 无乘用车行人保护碰撞分析模型，完成分析需要30～35个工作日；
b) 有完整的碰撞分析模型需要10～15个工作日；
6 输入物
6.1 行人保护碰撞分析模型
一个完整的行人保护碰撞分析模型中含有：
a) 整车B柱前部各个零件的有限元网格数据；
b) 焊点数据；
c) 各个零件的材料数据；
d) 各个零件的厚度数据；
e) 及其他必要数据。

6.2 无行人保护的碰撞分析模型
乘用车乘用车行人保护分析的3D几何模型，数据要求如下：
a)设计任务说明书；
b)各个零件的厚度或者厚度线；
c)动态材料数据；
d)焊点文件；
e)3D CAD数据(数据要求无明显的穿透或干涉)；
f)各个零件的明细表；
g)整车的质心坐标；
h)及其他必要参数。

7 输出物
乘用车行人保护分析的输出为分析报告，针对车型统一命名为《车型乘用车行人保护分析报告》（“车型”用具体车型代号替代），报告内容的按10规定的内容编制。

8 分析方法
8.1 分析模型
分析模型包括乘用车行人保护分析模型，该模型主要包括：车身、动力总成、保险杠、冷却系统、进、蓄电池、车身电器、配重质量点。

8.2 分析模型建立
建立有限元模型，应符合下列要求：
a)分析模型的网格质量应符合求解器的要求；
b)模型中各模块的命名，模块划分，零件的命名必须规范；
c)材料参数由材料模型库中取得，各个零件的材料按照明细表给其赋予材料特性；
d)定义各零件的属性时，应根据设计方提供的厚度清单逐一设定各零件的材料厚度；
e)模型的焊接、铰接、胶粘按照实际焊点位置分布；
f)有限元模型中分析模型的质量应该与实际相等；
g)前期建模均在前处理软件HYPERMESH中完成。

8.3 乘用车行人保护分析要求
8.3.1 行人保护模型
8.3.1.1 儿童头部模型
模型为铝制，球形，直径为（165 ±1）mm, 质量为（3.5±0.07）kg。

球体用14mm厚的合成皮肤覆盖，覆盖面积至少为球体的一半。

模型的质心位于球的几何中心，偏差在±5mm内。

球体凹处安装一个加速度传感器，如图1所示。

图1 儿童头部碰撞模型
8.3.1.2 成人头部模型
模型为铝制，球形，直径为（165 ±1）mm,质量为（4.5±0.１）kg。

球体用14mm厚的合成皮肤覆盖，覆盖面积至少为球体的一半。

模型的质心位于球的几何中心，偏差在±5mm内。

球体凹处安装一个加速度传感器，如图2所示。

图2 成人头部碰撞模型
8.3.1.3 小腿部模型
小腿腿型冲击器由两个外覆泡沫的刚性节组成，总长为（926±5）mm, 质量为（13.4±0.2）kg, 直径为（70±1）mm，小腿非撞击侧安装加速度传感器，位置在膝部中心下66mm处，如图3所示。

图3 小腿部模型
8.3.1.4 大腿部模型
大腿部模型为刚性的，撞击侧覆以泡沫，长度为（350±5）mm。

总质量为（9.5±0.1）kg，包括在冲击过程中作为模型重要部分的推进和导向的部件，分布两个载荷传感器测量施加在大腿模型两端的力，应变测量器在大腿模型中心及两侧50mm位置分别测量弯矩，如图4所示。

图4 大腿部模型
8.3.2 行人保护区域划分
发动机罩前缘基准线、保险杠边角、发动机罩后面基准线、侧面基准线、保险杠上部参考线、保险杠下部参考线，如图5所示。

在1000mm和1700mm的区域是儿童头部碰撞试验区，1700mm和2100mm的区域是成人头部碰撞试验区，并对儿童头部和成人头部撞击区域进行十二等分的分区，如图６所示。

机罩前边缘基准线为大腿部碰撞区域，保险杠上部参考线与保险杠下部参考线之间的区域为大腿与保险杠碰撞区域及小腿与保险杠碰撞区域，如图7所示。

区域划分要求：
a)运用CAVA软件处理
b)划分区域以BEAM单元形式保存
图5 行人保护各基准线定义
图6 头部碰撞区域划分
图7 腿部碰撞区域划分
8.3.3 乘用车行人保护分析，包括以下内容：
a)在前处理软件HYPERMESH中建立完整的分析模型，仔细检查各个零件的材料、厚度是否与白车身
明细表一致，检查各个零件的焊接情况是否与CAD数模一致；
b)设置控制卡片，定义计算时间、时间步长；
c)定义结果输出卡片；
d)采用LS-DYNA求解乘用车行人保护分析。

8.4 初始条件
行人保护分析模型，约束剪切面XYZ向移动及转动六个自由度。

8.4.1 头部碰撞
头部碰撞速度为35Km/h,儿童头部碰撞角度α为50°，成人头部碰撞角度α为65°，如图8所示；
图8 乘用车行人保护头部分析
8.4.2 小腿部碰撞
小腿部碰撞速度为40 Km/h,方向位于水平面内，并平行于车辆纵向垂直平面，小腿部与地面25mm的距离，如图9所示。

图9 乘用车行人保护小腿部分析
8.4.3 大腿部碰撞
根据保险杠前缘长度、发动机罩前缘基准线高度确定碰撞角度β、碰撞速度、碰撞所需的能量。

图10 碰撞速度确定
由发动机罩前缘高度和保险杠前缘距离，根据图10确定各碰撞点的速度，碰撞速度在20Km/h以下的就根据20Km/h；碰撞速度在40Km/h 以上的就根据40Km/h保险杠前缘距离大于400mm，取400mm ；
注：A=0mm 保险杠前缘距离 B=50mm 保险杠前缘距离 C=150mm 保险杠前缘距离
图11 碰撞角度确定
由发动机罩前缘高度和保险杠前缘，根据图11确定各碰撞点的角度β，保险杠距离在150mm以上的，取150mm；发动机罩前缘高度大于1050mm，取1050mm；
注：A=50mm 保险杠前缘距离B=100mm 保险杠前缘距离C=150mm 保险杠前缘距离 D=250mm 保险杠前缘距离E=350mm 保险杠前缘距离
图12 碰撞能量确定
由发动机罩前缘高度和保险杠前缘，根据图12确定碰撞时能量值，保险杠前缘距离小于50mm，取50mm；保险杠前缘距离大于350mm，取350mm；发动机罩前缘高度大于1050mm，取1050mm；碰撞能量大于700J, 取700J；碰撞能量小于200J,取200J。

图13 乘用车行人保护大腿部分析
8.5 输入文件类型
输入文件类型指供求解器识别的文件类型，主要包含模型的*.k格式文件和计算控制参数的*.dyn格式的输入文件。

8.6 输出文件类型
输出文件类型指通过求解获得的结果和中间过程的文件：
a)包含计算结果和模型信息的d3plot文件；
b)包含计算数据输出的nodout、glstat、elout、deforc、sleforc、matsum文件。

9 结果评价
分析结果数据主要包括：假人部件伤害数据；不同的法规在假人部件伤害评价上要求不同。

9.1 能量控制
整体能量守恒，沙漏能占整体内能的百分比不超过10%；总体质量增加小于6%。

9.2假人部件伤害评价
9.2.1 头部性能指标
按GTR 规定：三分之二头部碰撞点,头部性能指标（HIC）小于或等于1000；三分之一头部碰撞点,头部性能指标（HIC）小于或等于1700。

HIC计算公式：
式中：
a —头部重心加速度
9.2.2 小腿部性能指标
9.2.2.1 腿部加速度
按GTR 规定：小腿部加速度不应超过170g；
9.2.2.2 腿部剪切位移
按GTR 规定：小腿部剪切位移不应超过6mm；
9.2.2.3 腿部弯曲角度
按GTR 规定：小腿部弯曲角度不应超过19°；
9.2.3 大腿部性能指标
9.2.3.1 大腿部合力
按GTR 规定：大腿部合力不应超过7.5Kn；
9.2.3.2 大腿部弯曲力矩
按GTR 规定：大腿部弯曲力矩不应超过510Nm；
10 分析报告规范
乘用车行人保护分析的分析报告统一为PDF格式的文档，其报告内容如下：
a)分析目的；
b)分析模型概述；
c)初始条件；
d)分析结果；
e)分析结论；
f)分析文件归档清单。