基于LS-DYNA的整車正面25%剛性墻碰撞仿真
25%偏置碰撞起源于北美的IIHS,該機構在2012年引進正面25%偏置碰撞,其原因是在大量的交通事故調查中發現,那些死亡率較高的事故中,這種更小的重疊面積碰撞是致命的主要原因,而這種正面25%偏置碰撞可以很好地模擬車與車小重疊面積對撞以及車輛撞擊樹、電線桿等實際交通事故。換句話講,現實中大部分的事故案都接近正面25%偏置碰撞。本次仿真網格劃分以及模型搭建均采用Hypermesh完成,elements單元總數為1519181,nodes節點總數為1480516,components總數為929。求解器采用LS-DYNA,后處理采用hyperview和LS-ProPost。
模型加載載荷為速度50km/h(13888.9mm/s),加載時間為0.5s,采用正面25%剛性墻碰撞方式。車輛模型主駕駛側(左側)與剛性墻碰撞。
為了研究各乘員位的碰撞情況,提取各駕駛位碰撞加速度曲線。從圖中可知,前排主駕駛位其在碰撞時其峰值加速度超過350g,副駕駛位超過250g。后排駕駛位的加速度也在300g左右。
據相關資料顯示,常人在3g加速度作用下將產生嚴重的頭暈惡心癥狀,在5g條件下會嚴重損傷心腦血管,因此在汽車高速行駛時,切記小心駕駛。
為了測得汽車在碰撞過程中,方向盤對人體的侵入量,提取轉向管柱沿碰撞方向的位移分布曲線。如圖為轉向柱在整個碰撞過程中的相對位移曲線,計算其峰值與回彈點之間的差值即可得到轉向柱在碰撞過程中發生的相對位移量(侵入量)。
從圖中可以計算出轉向柱侵入位移為74.579mm。因此,在行車過程中切記系好安全帶,減小身體與方向盤等之間的接觸距離。避免在碰撞時,方向盤發生較大侵入時對人體造成嚴重傷害。
為了研究吸能盒的吸能效果,提取吸能盒的相對變形量(壓縮量)以及吸能盒的動能和內能分布曲線,如下圖所示。
在吸能盒沿碰撞方向(X向)上任意選定兩節點,如圖,兩節點間的間距為185.279mm,碰撞后吸能盒壓縮量為117.675,吸能盒已經發生64%的變形。
且從能量分布曲線可以看出,在碰撞發生后吸能盒內能顯著,即碰撞能量主要依靠吸能盒變形來進行抵消。
為了研究碰撞后乘員的生存空間等關鍵安全項,提取碰撞形變圖,如下圖所示。
從圖中可以看出,25%正面碰撞后四個車門均未發生明顯變形,能正常開啟。車輛A、B柱外觀良好,無明顯彎折、斷裂等缺陷。乘員安全空間較明顯,可逃生幾率增大。
本文對整車25%正面剛性墻碰撞進行了簡要分析,旨在熟悉建模流程、掌握分析方法。
文章來源:CAE車研社
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