側面碰撞工況下的車門鎖動態開啟模擬

車門在車輛使用過程中起到了保證乘員舒適性及安全性的作用。但如果使用過程中或者碰撞事故中發生車門開啟,則乘員會有從車內甩出的危險。這也是各國法規及NCAP體系中都明確要求車輛在碰撞過程中不得有車門開啟的原因。

1.  CAE方法

側碰中的車門開啟風險可以在物理試驗中驗證。但對于整車開發來說,這個時間顯得太晚。一旦問題發生,可能會造成較大的成本變動。CAE分析為工程開發人員提供了高效便捷的技術手段,可以在早期的虛擬仿真中發現并解決這個問題。相應的,車門把手機構的精細化建模成為準確模擬門把手運動規律并評估車門開啟風險的必要條件。

2.  門把手構造及工作原理

  常見的門把手一般由拉手、基座、曲軸、平衡塊、扭轉彈簧以及拉桿構成。其中拉桿與車門鎖機構連接。

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車門開啟時,拉手外拉帶動曲軸轉動,通過拉桿將拉手拉出量傳遞到門鎖機構,實現開鎖動作。因此通過監控動態碰撞中的拉手拉出量或者拉桿位移量即可判斷車門鎖是否開啟。

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3.  重要參數定義

1.門鎖開啟臨界對應的拉手拉出量或拉桿下移量是判斷車門鎖開啟與否的關鍵參數,需確保準確。

2.曲軸/平衡塊:一般地,平衡塊是一塊具有一定重量的金屬塊,連接在曲軸上。它的作用是利用其慣性作用抵消外來沖擊可能造成的車門開啟。CAE模型中,需準確定義曲軸/平衡塊的重量、慣量等相關信息,以準確模擬曲軸在高速碰撞中的運動情況。

3.拉手:與平衡塊類似,碰撞過程中,同樣要考慮拉手的慣性作用,因此需要準確輸入其重量、慣量等信息。

4.扭轉彈簧:扭轉彈簧的剛度特性會影響車門開啟力。在CAE模型中,通過彈簧單元并給定真實的剛度曲線進行模擬。需要注意的是,扭轉彈簧的初始狀態為預壓狀態,在定義剛度曲線時要簡單處理。

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 5.連接關系:準確的接觸及運動關系描述才能保證模型精度。拉手、基座及曲軸之間采用面-面接觸形式描述其相互作用;曲軸與基座通過柱鉸+旋轉彈簧模擬;曲軸與連桿、連桿與門鎖之間連接通過可自由旋轉的柱鉸模擬。

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  基于以上,可以模擬車門把手在動態沖擊作用下的運動情況。運動規律的準確性可以通過子系統試驗驗證:將車門把手機構通過工裝支架固定在滑臺上,給滑臺輸入一個加速度波形,考察拉手的運動情況及拉出量。

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 在此基礎上,將車門把手精細模型集成至整車系統,監控整車碰撞工況下車門拉手拉出量變化,為車門是否開啟提供判斷依據。進而在早期階段迭代優化,消除碰撞中的車門開啟風險。

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文章來源上汽安全與CAE技術


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