自1968年發(fā)明汽車安全氣囊以來，汽車安全氣囊已成為標準的行業(yè)安全特征，它能夠大幅度減少汽車相關(guān)的死亡和傷害。

   

今天我們來分享一篇在HPC超算平臺上利用ANSYS LS-DYNA進行安全氣囊模擬的應(yīng)用案例。  

安全氣囊模擬

在生產(chǎn)過程中，工程師常常需要在規(guī)定的、非常短的執(zhí)行時間內(nèi)運行技術(shù)復(fù)雜的動態(tài)模擬。他們利用使用LS-DYNA仿真軟件，利用不同的網(wǎng)格密度來準確捕捉安全氣囊的行為。網(wǎng)格越細，模擬結(jié)果越準確，但也意味著運行時間越長。

工程師們主要采取了以下步驟進行分析。

首先，使用2D四網(wǎng)格元件對帶有折疊氣囊的方向盤進行網(wǎng)格劃分。這包括定義方向盤組件和氣囊中不同部件之間的接觸和相互作用。                                    

   

            幾何和網(wǎng)格模型——帶閉合氣囊模型的方向盤  

工程師還定義了帶有氣囊的方向盤組件的材料特性以及涉及組件中不同部件的厚度定義的截面特性。

模型設(shè)置的下一步是定義模型邊界條件并分配負載曲線。方向盤的幾何形狀是固定的，負載曲線提供了氣囊打開力，氣囊打開力在氣囊組件上定義。

   

氣囊開啟順序  

   

氣囊變形圖  

工程師針對細網(wǎng)格和粗網(wǎng)格開發(fā)了不同的有限元模型。利用HPC系統(tǒng)解決高密度網(wǎng)格模型中的性能進行基準測試（所有模型的邊界條件、求解算法、求解器設(shè)置和收斂準則保持不變）。

在模擬實驗中使用~1000核數(shù)/小時來進行各種迭代。得出了以下數(shù)據(jù)。

   

單CPU內(nèi)核的不同網(wǎng)格密度所需的解決方案時間  
 

   

使用8個CPU內(nèi)核的不同網(wǎng)格密度所需的解決方案時間  
 

可以看出，使用和不使用并行處理的不同網(wǎng)格密度模型所需的求解時間比較。解決方案時間與單核處理器和32核處理器的比較表明，與使用單核運行相同的模擬相比，使用并行計算求解所需的時間要少得多。

采用ANSYS工作臺和LS-DYNA的HPC云計算環(huán)境更容易建立高網(wǎng)格模型，并大大縮短了處理時間，結(jié)果查看和后處理查看的所需時間也大幅度降低。

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