客戶：

Autoliv, Inc., Sweden

 

軟件：

Dytran

 

概要：

Autoliv 是全球最大的汽車安全設(shè)備制造商，公司采用 Dytran 開發(fā)側(cè)簾式氣囊系統(tǒng)，對(duì)充氣期間的動(dòng)態(tài)事件進(jìn)行仿真，例如氣體流量和外殼等剛度的影響。Dytran 為 Autoliv 提供了研究 OOP（錯(cuò)位）場(chǎng)景的有效工具，使工程師能夠識(shí)別并量化眾多設(shè)計(jì)變量的影響。與傳統(tǒng)的樣機(jī)建造及試驗(yàn)方法相比，該軟件在縮短時(shí)間、減少整體開發(fā)工作方面實(shí)現(xiàn)了實(shí)際價(jià)值。

在汽車碰撞期間，側(cè)簾式氣囊表現(xiàn)出有助于降低彈出及重傷可能性的能力。虛擬產(chǎn)品開發(fā)工具（VPD）可幫助工程師研發(fā)這些新型氣囊，使工程師能夠更加全面地分析氣囊機(jī)理和動(dòng)態(tài)充氣展開 。Autoliv 是全球最大的汽車安全設(shè)備制造商，公司采用 MSC.Dytran 研發(fā)側(cè)簾式氣囊系統(tǒng)，對(duì)充氣展開期間的動(dòng)態(tài)事件進(jìn)行仿真，例如氣體流量和外殼等剛度的影響。

 

Autoliv 產(chǎn)品分析師 Jesse Crookston 表示：“我經(jīng)常使用Dytran 對(duì)流體流動(dòng)——?dú)饽业膭?dòng)態(tài)膨脹——及其與氣囊展開之間的相互耦合進(jìn)行建模。該軟件可以幫助我了解更多關(guān)于實(shí)物機(jī)理的信息并對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化。例如，如果該模型某些區(qū)域顯示出了高應(yīng)力，這關(guān)聯(lián)到一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們就可以在模型中進(jìn)行測(cè)試的許多變化，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化。”

 

根據(jù)美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)（IIHS）的數(shù)據(jù)，近 60％ 的側(cè)面碰撞死亡是由頭部重傷造成的。Autoliv 開發(fā)了可膨脹簾式（IC）氣囊并獲得專利，在出現(xiàn)側(cè)面碰撞時(shí)，該氣囊從車門上方朝下展開，可保護(hù)前后座乘客的頭部。

 

在眾多的氣囊設(shè)計(jì)問題中，必須要考慮的一個(gè)問題是迅速展開。通常，與汽車或者固定物體的正面碰撞在極短的 100 毫秒內(nèi)結(jié)束；在側(cè)面碰撞中，碰撞過程有可能短至 50 毫秒。如果要?dú)饽野l(fā)揮作用，就必須在極短的時(shí)間內(nèi)膨脹才能提供有效的約束。氣囊膨脹的傳統(tǒng)方法通常是一種火工裝置，它非常類似于固體燃料火箭推進(jìn)器中的點(diǎn)火固體推進(jìn)劑。化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氣體，使墊子快速膨脹，在短短的 20 毫秒內(nèi)從包殼中展開并充滿，從而保護(hù)司機(jī)和乘客。Autoliv開發(fā)的可膨脹簾式氣囊可將墊子展開至緊挨車輛側(cè)面的司機(jī)和乘客的頭部處。該系統(tǒng)由四個(gè)主要零部件組成，包括傳感器、吹脹器、金屬或塑料罩以及墊子。墊子存放在車門上方軌道內(nèi)的內(nèi)襯后面。

氣囊單元用尼龍 66 紗在織布機(jī)上直接編織，采用了一體式編織技術(shù)，以消除縫合。然后由硅酮樹脂涂層機(jī)對(duì)編織袋進(jìn)行加工，降低材料的多孔性，使袋子能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)保持膨脹，這在傾翻事故中起著至關(guān)重要的作用。

 

Crookston表示：“我們的工作重點(diǎn)在于針對(duì)此類動(dòng)態(tài)事件打造堅(jiān)固耐用的產(chǎn)品。我們通常會(huì)使用 MSC.Dytran 預(yù)測(cè)氣囊中的氣流以及零部件的動(dòng)態(tài)沖擊結(jié)構(gòu)剛度，例如包殼和支架。MSC.Dytran 還能運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) FD 代碼對(duì)其所有分隔空間進(jìn)行側(cè)簾式氣囊展開仿真。”

 

對(duì)氣囊展開進(jìn)行仿真是一個(gè)復(fù)雜而工作強(qiáng)度大的過程，其中包括為材料與折疊、流體流動(dòng)分析以及包殼上的動(dòng)態(tài)應(yīng)力建立網(wǎng)格。在生成網(wǎng)格的同時(shí)，采用了第三方算法來進(jìn)行折疊。

 

Crookston 解釋說：“通常需要多次迭代操作才能對(duì)折疊進(jìn)行充分優(yōu)化。如果使用了正確的工具，就可以減少迭代的次數(shù)。”

 

傳感器觸發(fā)了火工裝置之后，吹脹器將氣體泵送到氣囊中。了解從吹脹器到墊子以及墊子內(nèi)部的流體流動(dòng)對(duì)于了解氣囊行為至關(guān)重要。因此，必須正確地描述并復(fù)現(xiàn)所有的特征。由于在實(shí)驗(yàn)期間無法確定氣囊內(nèi)的流體流動(dòng)，因此這里是 VPD 工具大顯身手之處。Crookston 表示：“MSC.Dytran 是一款能讓我對(duì)設(shè)計(jì)改型及其最終影響進(jìn)行研究的工具。例如，沿接縫或者沿折迭線的織物應(yīng)力，鋼或塑料罩的變形，或者與折疊、氣流區(qū)改變相關(guān)的假人受傷值都是潛在的問題。”

在針對(duì)乘坐性能開發(fā)氣囊時(shí)，必須對(duì)就位和錯(cuò)位（OOP）試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。MSC.Dytran 是首選的 OOP 解決方案。Crookston解釋說：

 

“MSC.Dytran 提供了一種研究 OOP 場(chǎng)景的有效工具。你必須能夠識(shí)別并量化眾多設(shè)計(jì)變量的影響。

 

通過使用 MSC.Dytran，我們能夠準(zhǔn)確找到關(guān)鍵的有效變量，并將其分離出來進(jìn)行優(yōu)化。否則就會(huì)毫無頭緒。與傳統(tǒng)的樣機(jī)建造及試驗(yàn)相比，該軟件在縮短時(shí)間、減少整體開發(fā)工作方面實(shí)現(xiàn)了實(shí)際價(jià)值。”