氣囊
關(guān)注創(chuàng)建者：qiangsu5961 創(chuàng)建時間：2019-03-06
氣囊的視頻教程
基于UP法和FVM法的安全氣囊點爆仿真分析
第一章：安全氣囊點爆前期準備工作（免費）：將安全氣囊實物拆分進行3D掃描，得到主面和側(cè)面幾何模型。 第二章：縫合安全氣囊：對氣囊主面和從面進利用二次開發(fā)軟件進行縫合等。 第三章：安全氣囊折疊：采用“揉”進去的方法進行折疊，Morph功能及接觸類型的設(shè)置。
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基于CAE仿真的側(cè)氣囊對標分析
適用人群：對汽車碰撞安全仿真方面感興趣的朋友 基于CAE仿真的側(cè)氣囊對標分析（免費）【已結(jié)束】 直播時間：2021-09-23 19:30 課程背景 本課程的主要目的是跟大家介紹氣囊對標的意義，通過一個實際汽車座椅前排側(cè)氣囊項目展示氣囊仿真與實驗對標的基本流程。
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ABAQUS-氣囊組充氣模擬
本案例基于ABAQUS6.14模擬了氣囊組充氣到0.1Mpa的過程，氣囊囊體為橡膠材料，三組氣囊軸向陣列，每個有四個獨立的Fluid cavity ，上下各連接一塊板并tie約束，固定底板，上板隨充氣過程往上移動。輸出流體腔壓力和體積曲線。
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氣囊的實例教程
隨著碰撞傳感器制造技術(shù)的發(fā)展，有些汽車將觸發(fā)碰撞傳感器安裝在氣囊電腦內(nèi)。防護碰撞傳感器一般都與氣囊電腦組裝在一起(圖1)，多數(shù)安裝在駕駛艙內(nèi)中央控制臺下面
圖1 帶有碰撞傳感器的氣囊電腦
(2)氣囊電腦 它是氣囊系統(tǒng)的核心部件，大多安裝在駕駛艙內(nèi)中央控制臺下面(圖2)。氣囊爆炸后，在氣囊電腦中會存儲碰撞數(shù)據(jù)和故障碼，這些故障碼用普通儀器無法清除。為了保證氣囊工作的可靠性，很多汽車生產(chǎn)廠家建議氣囊電腦一次性使用。但是氣囊電腦的價格很高，因此很多具有氣囊電腦數(shù)據(jù)修復(fù)功能的儀器被開發(fā)出來，通過讀取并修復(fù)碰撞數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)氣囊電腦的再次使用。需要注意的是，配件市場上存在將修復(fù)電腦作為新配件銷售的情況，購買配件時應(yīng)注意。
圖2 帕薩特B5氣囊電腦
氣囊系統(tǒng)有2個電源，即汽車電源(蓄電池和發(fā)電機)和備用電源，備用電源電路由電源控制電路和若干電容器組成。當汽車發(fā)生碰撞導(dǎo)致蓄電池和發(fā)電機與氣囊系統(tǒng)斷開時，備用電源在一定時間內(nèi)(一般為6 s)可以維持氣囊系統(tǒng)供電。在維修氣囊系統(tǒng)時應(yīng)注意備用電源的作用，在斷開蓄電池電源后仍需要等待一段時間以使備用電源放電，具體等待時間請參閱相關(guān)維修手冊。
(3)氣囊指示燈 安裝在儀表板上，用于指示氣囊系統(tǒng)功能是否處于正常狀態(tài)。正常情況下，打開點火開關(guān)后，氣囊指示燈應(yīng)點亮幾秒鐘后熄滅。如果氣囊指示燈不亮、一直亮或在行駛途中突然點亮，表示氣囊系統(tǒng)有故障，應(yīng)及時檢修。
(4)氣囊 按照安裝位置的不同，氣囊可以分為正面氣囊和側(cè)面氣囊(氣簾)，或者分為駕駛員氣囊、前排乘客氣囊以及后排乘客氣囊。為了提高乘客的安全性，有些轎車還在座位側(cè)面和車門內(nèi)側(cè)等部位安裝了安全氣囊。
①氣囊采用尼龍制成，內(nèi)層涂有聚氯丁二烯，用以密封氣體。
展開 氣囊緩沖系統(tǒng)由八個獨立的氣囊通過支架與車體底裝甲板連接。每個氣囊可分為主氣囊和輔氣囊兩部分，輔氣囊附于主氣囊外側(cè)，并通過通氣孔與主氣囊相通。進氣口位于主氣囊底部以實現(xiàn)氣囊在下落時的自落充氣。當氣囊與地面接觸后，進氣口被封閉。排氣口位于輔氣囊側(cè)面中部，平時由搭扣貼合，當氣囊內(nèi)壓超過排氣孔開啟壓力時開啟，用于氣囊壓縮時的泄壓[5]。氣囊緩沖系統(tǒng)采用殼單元進行網(wǎng)格劃分。氣囊各面殼單元的法向均指向氣囊外側(cè)，主輔氣囊公共面的殼單元法向由主氣囊指向輔氣囊。
為考慮空投車輛著陸緩沖過程中的接觸碰撞問題，用點面接觸定義氣囊各面之間以及地面與車體、氣囊之間的接觸。接觸采用罰函數(shù)法[6]求解，相當于在從節(jié)點與被穿透主面之間放置一個法向彈簧，以限制從節(jié)點對主面的穿透。假設(shè)車體底甲板與氣囊系統(tǒng)上表面是完全固定連接的，即各方向的力和力矩都可以穩(wěn)定地傳遞。因此，車體與氣囊之間的接觸采用固結(jié)接觸模型描述，相互之間無滑動。在該接觸模型中，車體底甲板被定義為主面，氣囊系統(tǒng)上表面為從面。對從面節(jié)點施加剛性約束從而使從面節(jié)點的位移與主面保持一致。主面節(jié)點的加速度及速度通過對從面節(jié)點的力和質(zhì)量進行計算獲得。
3 氣囊參數(shù)優(yōu)化
3.1 優(yōu)化變量與目標函數(shù)
緩沖氣囊在承受載荷時囊內(nèi)氣體被壓縮產(chǎn)生變形，這種可壓縮性被用來吸收車體的沖擊能量。氣囊緩沖性能與氣囊在載荷作用下的變形有關(guān)，主要取決于氣囊的剛度。氣囊的剛度則主要取決于它內(nèi)部的氣體壓力。在氣囊形狀、結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸以及材料特性不變時，氣體壓力就主要取決于氣囊參數(shù)的匹配。研究表明，緩沖氣囊的排氣孔面積和排氣孔開啟壓力是影響氣囊緩沖性能的兩個主要參數(shù)。因此本文選取緩沖氣囊的排氣孔面積以及排氣孔開啟壓力作為優(yōu)化變量進行參數(shù)優(yōu)化。
展開 A．車速一般在25公里／小時的速度撞擊一固定障礙物，或以每小時45公里
以上的速度撞擊同樣重量的可移動物體或可停住的汽車；
B．正面行駛，確定氣囊是否引爆，除了速度之外，還有撞擊的角度。只有 在正面和正面30度角內(nèi)發(fā)生的撞擊才會引爆氣囊，由后面撞擊，氣囊是不起作 用的。
3、氣囊會因貼近使人窒息嗎？
不會。因為氣囊從感應(yīng)、點火、引爆、充氣、破板而出到泄氣，整個過程 發(fā)生的時間只有0.055秒至0.065秒，幾乎在一眨眼的時間內(nèi)，氣囊即完成了 它的保護工作。
4、兒童使用氣囊時要注意什么？
氣囊在充氣時，可能給前排兒童造成傷害。如果前排裝備了安全氣囊，不要
讓6歲或140cm以下的兒童坐在前座，更不要將嬰兒座椅安置在前乘客座。
5、氣囊會不會被錯誤引爆？ 氣囊只有在前方遭受一定減速度力時才會引爆，一般汽車經(jīng)過坑洼的洞或以
低速碰撞時，氣囊是不會被引爆的。
6、配備氣囊的車平時應(yīng)該注意什么？
1）不要在氣囊的正前方、上方放置物品尤其是玻璃裝飾件；
2）要注意安全氣囊維修有效期，一般在8－10年；
3）在正常情況下，點火開關(guān)轉(zhuǎn)到ACC位置或者ON位置時，警告燈會亮大約6 秒鐘左右，進行自檢，然后熄滅；若警告燈一直亮起，則表明安全氣囊系統(tǒng)有 故障，應(yīng)立即進行維修。以免出現(xiàn)氣囊失靈或誤彈出的情況；
4）不能敲打氣囊裸露在外的標識部位，因為氣囊中含有一種易被電引爆的 化學(xué)成分，如受到一定作用力的敲打，很容易被引爆。
三、安全氣囊的設(shè)計原理
1、安全氣囊的工作原理：
安全氣囊只是一個輔助保護設(shè)備。當汽車在行駛過程中發(fā)生碰撞事故時，首先由 安全氣囊傳感器接收撞擊信號，只要達到標定的強度，電子控制器與其原存儲信號進 行比較，如果達到氣囊展開條件，則會給氣體發(fā)生器送去起動信號。
展開 一般來說，氣囊的建模是一項比較復(fù)雜的工作任務(wù)，氣囊模型在經(jīng)過網(wǎng)格處理、折疊、擠壓，設(shè)置氣囊參數(shù)，試驗對標矯正參數(shù)后才能在整車碰撞安全系統(tǒng)中使用。下面就詳細介紹氣囊建模的處理過程：
1.網(wǎng)格處理
我們拿到初步的側(cè)氣囊的是一具有氣囊輪廓的平面圖，需要根據(jù)氣囊的折疊線進行初始的網(wǎng)格劃分。新手可能是需要多做幾次進行折疊線網(wǎng)格的迭代修正工作。
氣囊輪廓平面圖&氣囊網(wǎng)格折疊切面圖
2.氣囊的折疊
現(xiàn)實中手工折疊氣囊比較簡單，但在有限元中折疊就會有一些困難了。在此使用軟件手工折疊方式，將折疊氣囊的過程給大家展示下（大神可以全程采用有限元計算的方法實現(xiàn)）。折疊氣囊時，前幾此折疊可能比較容易及方便，但折疊后期，隨著折疊層數(shù)的增多、氣囊變厚，折疊起來就沒那么簡單了。不信，你把一張A4紙給折疊一下，看看能折疊幾次？
氣囊輪廓圖
第一次折疊
第二次折疊
第三次折疊
第四次折疊
折疊過程動畫
3.氣囊的適配
氣囊折疊以后，會比氣囊外殼還要大，需要采用仿真方法將氣囊、發(fā)生器擠壓到氣囊盒內(nèi)。
展開 安全氣囊最早是由赫特里克于1953年8月提出，并獲得了美國“汽車緩沖安全裝置”專利。是一種被動安全性（見汽車安全性能）的保護系統(tǒng)，它與座椅安全帶配合使用，可以為乘員提供有效的防撞保護。
汽車行駛過程中，傳感器系統(tǒng)向控制裝置發(fā)送速度變化信息，由中央控制器對這些信息加以分析判斷，如果所測的速度或者加速度超過了系統(tǒng)預(yù)定值，也就是說發(fā)生了真正的碰撞，中央控制器就會向氣體發(fā)體發(fā)生器發(fā)出點火命令，點火后發(fā)生爆炸反應(yīng)，打開安全氣囊，達到保護乘員的目的。
安全氣囊所要做的就是將乘客的速度降為零，同時確保乘客受到較少的損傷，甚至毫發(fā)無損。安全氣囊的使用非常嚴格。安全氣囊只能在乘客和方向盤或儀表板之間的有限空間內(nèi)發(fā)揮作用，并且必須在幾分之一秒的時間內(nèi)完成使命。不過，如果安全氣囊系統(tǒng)能夠勻速降低乘客的速度，而不是讓他的運動驟然而止，那么即便是如此有限的距離和時間也是很有價值的。
安全氣囊有三個部件可以助其完成這項本領(lǐng)：氣囊自身由纖細的尼龍纖維制成，折疊后裝入方向盤或儀表盤。近來還出現(xiàn)了裝入座椅或車門的氣囊。
傳感器是通知氣囊充氣的設(shè)備。當撞擊力相當于以16-24公里/小時的速度撞擊磚墻時，氣囊便會開始充氣。當質(zhì)量位移使電接觸斷開時，某個機械開關(guān)將會被觸動，告知傳感器已發(fā)生撞擊。傳感器從內(nèi)置于微芯片中的加速計接收信號。
安全氣囊充氣系統(tǒng)中的疊氮化鈉（NaN3）和硝酸鉀（KNO3）發(fā)生反應(yīng)，生成氮氣。氮氣形成的熱流會讓氣囊迅速膨脹。
氣囊充氣系統(tǒng)與固體火箭助推器的原理相同。安全氣囊系統(tǒng)點燃的是“固體推進劑”，后者的燃燒極為迅速，可產(chǎn)生大量氣體為氣囊充氣。隨后，氣囊爆炸般地沖出原始安裝位置，時速高達322公里，比眨一下眼睛還要快！1秒之后，氣體通過氣囊上的小孔迅速消散，氣囊收縮，因此乘客又可以自由移動。
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氣囊的最新內(nèi)容
但舒適背后是致命隱患：大角度姿態(tài)下，傳統(tǒng)安全帶 / 氣囊約束失效，碰撞時胸骨、腰椎重傷風(fēng)險飆升；機電聯(lián)動結(jié)構(gòu)帶來防夾閾值難標定、調(diào)節(jié)機構(gòu)易疲勞、極端環(huán)境下電控漂移等問題。
現(xiàn)行 GB 15083 舊版標準以靜態(tài)強度測試為主，完全無法覆蓋新場景。
img.jishulink.com/202604/imgs/3b2663e52bdc48e7bb76ba76df1a20a9"></p><p class="ql-align-center"><strong>王強 | Ansys主任應(yīng)用工程師</strong></p><p>自2013年參加工作以來，專注于LS-DYNA相關(guān)技術(shù)支持工作，已經(jīng)為中國的LS-DYNA客戶提供超過3000多個技術(shù)支持問題解決，同時在整車被動安全，安全氣囊及安全帶對標
并且結(jié)合先進的安全氣囊仿真能力，可全面提升整車的被動安全性能。本次培訓(xùn)旨在讓初學(xué)者了解Ansys LS-DYNA安全帶仿真的流程，熟悉安全帶定義的關(guān)鍵字卡片及其參數(shù)的含義，幫助工程師快速地提升安全帶的仿真建模能力。
當每一個安全氣囊的觸發(fā)時序、每一條安全帶的預(yù)緊量都依賴于那個初始姿態(tài)時，我們沒有理由讓它成為仿真鏈條中最薄弱的一環(huán)。
*圖中描述是基于產(chǎn)品功能的典型場景，實際操作以工程師實際習(xí)慣和需求為準，該文章發(fā)布于2026年4月22日。
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作品名稱：基于LS-DYNA 流固熱耦合方法解決熱風(fēng)焊接問題
作者： 周祝龍 | 奧托立夫(上海）汽車安全系統(tǒng)研發(fā)有限公司 高級仿真工程師
關(guān)鍵詞：LS-DYNA；ICFD-Structure-Thermal流固熱耦合；非絕熱過程；自適應(yīng)網(wǎng)格；溫度分布
作者說
LS-DYNA功能強大，在汽車行業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用，特別是在車輛碰撞、氣囊點爆等方面。
當每一個安全氣囊的觸發(fā)時序、每一條安全帶的預(yù)緊量都依賴于那個初始姿態(tài)時，我們沒有理由讓它成為仿真鏈條中最薄弱的一環(huán)。
*圖中描述是基于產(chǎn)品功能的典型場景，實際操作以工程師實際習(xí)慣和需求為準，該文章發(fā)布于2026年4月17日。
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02 最佳并行規(guī)模分析——以“汽車碰撞分析”為例
車輛模型包括數(shù)百個部件，如車身、座椅、安全帶、氣囊等。碰撞分析的模型需要考慮所有這些部件的相互作用。
在汽車碰撞分析中，采用并行計算可以顯著縮短求解時間，但同時也需要注意優(yōu)化計算性能。根據(jù)計算節(jié)點和核心數(shù)量合理分配任務(wù)，避免資源浪費，并通過調(diào)整網(wǎng)格劃分，確保計算負載在所有節(jié)點間平衡分配，減少計算瓶頸。
行車狀態(tài)下的躺姿乘坐，會顯著改變乘員姿態(tài)，進而影響安全帶約束有效性、氣囊匹配性及防揮鞭傷保護性能，因此，測試設(shè)備需能模擬急加速、急減速、碰撞等各類復(fù)雜工況，精準評估乘員滑移、下潛等安全風(fēng)險，為座椅安全設(shè)計提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。
? 多求解格式，應(yīng)對極端變形：融合 Lagrange、Euler、ALE、SPH 等求解技術(shù)，完美處理流固耦合（FSI）、爆炸沖擊波、水下迫降、鳥撞等大變形、多介質(zhì)交互問題；氣囊展開采用有限體積法（FVM），結(jié)合可逆排氣孔模型，實現(xiàn)乘員約束系統(tǒng)的高精度仿真。
本次培訓(xùn)旨在讓初學(xué)者了解Ansys LS-DYNA安全氣囊仿真的流程，熟悉安全氣囊定義的關(guān)鍵字卡片及其參數(shù)的含義，幫助工程師快速地掌握安全氣囊的仿真建模能力。
