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汽车安全气囊ECU共振分析 |
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作者:东南(福建)汽车工业有限公司 卞信涛 |
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摘要:安全气囊ECU的主要功能是用于检测碰撞加速度信号,控制安全气囊的起爆时间。为保证ECU安装位置的共振性能,防止由于共振而产生误起爆,在整车开发过程中要求安全气囊ECU安装支架必须满足一定的动刚度设计要求。本文利用HyperMesh软件进行有限元建模,通过RADIOSS求解器对某车型ECU安装支架进行动刚度分析计算,并结合试验结果进行验证使其达到设计要求。
关键词:安全气囊 ECU,共振,动刚度
1 概述
安全气囊ECU作为汽车被动安全系统的重要模块,用于检测碰撞加速度信号,控制安全气囊的起爆时间,对保护乘员人身安全具有重要作用。但如果安全气囊发生误爆时,安全气囊不但不能对乘员起到保护作用,还会对乘员造成严重的伤害。为防止安全气囊由于共振而产生误起爆,ECU安装支架必须满足一定的动刚度设计要求,而在概念设计阶段通过仿真分析可有效提高安全气囊ECU安装支架的设计的效率及准确性。
2 ECU支架共振分析原理
安全气囊ECU安装支架的动刚度设计要求通过安装支架上ECU固定点位置的声惯量曲线来体现,声惯量曲线计算公式如下:其中,AX、AY、AZ为安装支架上ECU固定位置的三方向加速度响应,F为激励力。
图 1 声惯量曲线评价标准 声惯量曲线必须满足图1所示的评价标准,其中,斜线区域为良好区,空白区域为可接受区,方格区域为不可接受区,为满足安装支架的动刚度设计要求,安装支架上ECU固定点位置的声惯量曲线必须落在可接受区和良好区内。
3 ECU安装支架仿真分析及优化
3.1 某车型ECU安装支架前期设计
某车型的ECU安装支架位于前地板中部,分析时取ECU支架及附近结构为分析对象,采用Altair/HyperMesh软件建立结构有限元模型,选用基本尺寸为5mm的壳单元进行网格划分,约束地板下纵梁的XYZ三方向自由度,模拟结构边界。在安装支架上ECU固定点位置施加三方向的动态单位激励力,分析频域为1-1000Hz,通过RADIOSS求解器计算,输出ECU固定点位置的三方向加速度响应。
图2 ECU安装支架前期设计有限元模型
3.2 ECU安装支架优化分析
由于前期设计的ECU 安装支架结构存在一定的共振风险,故考虑增加以下两种优化方案,提高ECU安装支架的动刚度。
1、在地板上方增加一块L形安装板;
2、在地板下方增加一块弓形加强板。
具体优化方案如图3所示。对比优化前后的ECU固定点位置的声惯量曲线表明:优化后的ECU固定点位置的声惯量曲线较优化前有明显改善,满足ECU安装支架的动刚度设计要求。优化前后的ECU固定点位置的声惯量曲线如图4所示。
图 4 优化前后的 ECU 固定点位置的声惯量曲线 4 ECU安装支架共振试验验证
将优化后的ECU安装支架安装在车身上做共振试验,在ECU壳体三个轴向上安装传感器,使用力锤对安装螺栓的X、Y、Z 方向进行敲击,采集力锤的激励信号和传感器的加速度响应信号。ECU安装支架共振试验如图5所示:
图 5 ECU 安装支架共振试验 经过数据处理后的到ECU固定点位置的声惯量试验曲线,与仿真得到的声惯量曲线对比后如图6所示。
图 6 ECU 固定点位置声惯量仿真试验曲线对比 根据以上结果表明:仿真结果与试验数据基本吻合,优化方案可行。
5 结论
本文运用RADIOSS求解器进行某安全气囊ECU安装支架的动刚度仿真分析计算,并对安装支架结构进行了优化,使ECU安装支架能够满足设计所需的动刚度要求,有效的提高了设计的效率及试验成本。(end)
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(8/17/2013) |
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