隨著汽車保有量迅速增加，我國的道路交通事故已呈持續上升趨勢。安全車身的研究作為降低汽車碰撞事故傷害的有效手段具有十分重要的作用。同時，汽車車身的碰撞安全水平作為一個汽車行業的技術壁壘影響著國產汽車的市場表現。因此，從這兩個角度來說設計具有良好防撞性能的安全車身結構并研究相關的技術具有重要的理論和現實意義。

本文以汽車前部保險杠系統中的關鍵吸能部件(吸能盒)為研究對象。

吸能盒實物

這里仿真不對吸能盒進行詳細建模，只是要做到仿真時的潰縮效果。

在CREO中繪制一個吸能盒的三維模型：

三維模型

這里有個小技巧，在組件里打孔時可以通過相交操作可以繼承到子零件。

導入ansys workbench中進行前處理，依然選用explicitdynamics(ls dyna export)組件

吸能盒是薄壁零件，因此采用殼單元進行分析。

在DesignModeler中對實體進行抽殼，殼厚度0，運用殼單元來構建吸能盒模型。這里不采用實體單元進行仿真，否則求解時間極長。

抽殼前

抽殼后

 

進行網格劃分，定義約束和初始條件，改單位制，定義時間步等。

分析設置

將K文件導入lspp中（不會的看我上一篇文章ANSYS WORKBENCH 聯合 LS-DYNA仿真教程（一））進行進一步的前處理。

孔的位置應當用螺栓連接，這里采用焊接形式來模擬螺栓。

定義CONSTRAINED_SPOTWELD關鍵字，將對應孔的兩側進行點焊，這里為了后邊的變形對比，只約束了吸能盒一側。

點焊后示意圖

定義SET_NODE_LIST關鍵字，將吸能盒后部節點定義為節點組1，并將節點組1進行全約束。

節點組1

定義材料MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY，線性塑性材料，密度7800KG/m³,楊氏模量2e11N/ m²，泊松比0.3，屈服應力3.4e-4N/M。

在CONTROL_CONTACT中修改接觸面懲罰系數為1

設置沙漏CONTROL_HOURGLASS

約束剛性墻自由度，只允許在Y軸上進行運動。

至此K文件前處理完畢，導入LS-DYNA971中進行計算

計算結果：

有焊點約束一側變形

無焊點約束一側變形

 表面沿預設凹槽進行折疊變形

注：有焊點一側是風箱狀折疊，無焊點一側邊緣不能控制折疊形狀與折疊方向，這里動圖看起來比較相似，仔細看其實是有區別的。

通過使用本仿真方法可以研究吸能盒的截面形狀、焊接成型方式、預變形等因素對于結構的峰值碰撞力和最大吸能量等多個吸能特性指標的影響規律.并且利用多種可行方案對比選優的方法選出最佳方案。

通過后處理可以捕獲關鍵單元的應力曲線，通過對這些關鍵位置點的分析，運用最小二乘法或通過正交回歸試驗等方法可以求解出關鍵變量與吸能特性的數學模型，并得出最優解。

某單元位置的應力