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基于RADIOSS保险杆低速碰撞性能仿真研究
作者:王萍萍 夏汤忠 刘盼
摘要:在低速碰撞中, 保险杠对车身的安全防护作用是不容忽视的, 这就需要对保险杆的耐撞性要有一个准确的评估, 按照欧洲ECE R42法规要求, 使用HyperCrash建立低速碰撞有限元模型, 通过RADIOSS软件对其进行求解计算,准确评估保险杆在低速碰撞中的耐撞性能。
关键词:RADIOSS,HyperCrash,保险杠,低速碰撞
1 概述
随着世界汽车保有量的增加及道路交通伤害的不断增长, 汽车的安全性能越来越得到重视。由于保险杠系统在低速碰撞方面起着决定性的作用,因此是汽车被动安全领域中的重点研究内容。研制和推广吸能式保险杠在汽车上的广泛应用,可以有效的减轻汽车发生碰撞时的人员伤亡以及汽车的损坏程度。
现代汽车产品的设计,随着汽车产品市场的发展和要求的不断提高,其产品设计的时间、成本正在快速地缩短和降低,其整车的开发、上市周期已经从5年到24个月。这些变化主要得益于CAE 技术的应用。本文使用HYPERCRASH软件对某车型低速碰撞模型进行建模,通过RADIOSS软件的求解运算得到了其低速碰撞性能。为通过该项法规评定提供了详细的分析数据,减少试验项目轮数及整个试验费用,节约了项目评定时间。
2 某车型后保低速碰撞计算模型的建立
2.1网格模型的建立
按照碰撞计算的网格标准,严格控制模型中的网格尺寸、单元翘曲度、长宽比、最大及最小内角、三角形单元比例等,保证良好的模型质量。为得到较高的计算效率,如图1所示,只截取了前半车模型,包括后半白车身、后悬、行李箱、尾灯等。整个有限元模型,共有369710个单元,378887 个节点,模型中的单元类型包括板壳单元、梁单元、刚性单元和弹簧单元等。
2.2 边界条件
我国参照欧洲ECE-R42法规要求,也颁布了汽车前、后端保护装置标准 GB17354-1998,标准规定碰撞器对保险杠正中、偏置、角点位置进行低速冲击,车辆各装置的功能不能丧失、燃油系统保持完整。速度要求正中和偏置位置4.0km/h,,角点2.5km/h,在模拟分析中为避免风险,将冲击速度提高10%,对保险杠的耐撞性提出更高要求。整车也是要保证整车装备质量和满载质量两个状态。
3 计算结果
按法规要求对车辆实施低速碰撞,结果如图3所示,其中正中和偏置两个位置的保险杠会有塑性变形,但对灯、行李箱等均没有影响,角点因为弯折曲率较大碰后位移很大。拆解后,如图4所示:位于下边缘的雾灯会与保险杠横梁发生碰撞,有破坏的风险。
结合碰撞结果和工艺的可行性,在保险杠两端加装防撞块如图5所示。在低速碰撞时吸收冲击能量,避免雾灯与强硬的防撞梁直接冲击,防止雾灯的失效。
4 试验
顺利通过低速碰撞物理试验,照明系统无任何断裂,在进行角点碰撞时,横梁上的吸能器对雾灯起到保护作用。如图7所示,吸能器的变形模型基本一致。
5 结论
本文通过试验和计算对某车型后保险杠的低速碰撞性能进行了分析,针对不合格项提出了改进方案,在多轮计算后提供了满足要求的解决方案,且试验对标性良好,减少了整个试验费用和项目评定时间。
6 参考文献
[1] 张维刚,何文,钟志华. 车辆乘员碰撞安全保护技术[M] . 长沙:湖南大学出版社,2007.
[2] RAINS G C , KANIANTHRA J N. Determination ofthe Significance of Roof Crush on Head and Neck(end)
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(12/30/2013)
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