偏置碰的案例
40%重疊量or25%重疊量偏置碰更有說服力？
-----------------僅用于學習交流，不用于營利
在網上看到這篇關于40%重疊量or25%重疊量偏置碰更有說服力，對于碰撞相關專業知識科普性較強，于是便摘取過來與大家分享。
C-IASI成功完成了對上汽大眾帕薩特2019款280TSI 商務版的正面25%偏置碰撞試驗。時速64km/h的25%偏置碰撞屬于非常嚴苛的剛性壁碰撞，剛性壁避開車輛前防撞梁，直接考驗車輛乘員艙的車身結構安全性。25%偏置碰撞就是特意避開車輛專門設計的防撞結構，撞擊能量只能由乘員艙前部的A柱，以及前車身下面的底盤分散和吸收。為了應對25%偏置碰撞，某些車企甚至只在左側車身上焊接加裝了加固件，而右側車身則沒有。這種“作弊”的行為已經被美國的IIHS證實，并在今后的25%碰撞中隨機選擇碰撞車輛的左邊還是右邊。
而在更廣泛的交通事故中，出現25%偏置剛性碰撞的情況還是比較少的，所以歐洲的E-NCAP與中汽研的C-NCAP采用交通事故常見的40%重疊可變形壁偏置碰撞，被撞障礙物可以變形吸能，且車輛前防撞梁能起到吸能作用。后來中國汽車技術研究中心有限公司的實車碰撞試驗室內（C-NCAP），成功完成了對上汽大眾帕薩特2019款330TSI精英版正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗。
NCAP（New Car Assessment Programme），譯為新車評價規程，1979年由美國最先采用，由NHTSA（美國高速公路安全管理局）執行，汽車安全性自那時起逐漸被廣大消費者所了解。在之后的30年間，許多國家（地區）都相繼開展了 NCAP 評價，命名規則為“國家（地區）+NCAP”。
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RADIOSS 整車碰撞模型轉換方法
整車加速度曲線
在整車全正碰和 40%重疊偏置碰工況中，B 柱的加速曲線間接反映出車體結構在碰撞過程中的變形次序以及整車 的碰撞剛度。從圖 6 可以看出，曲線的幾個波峰和波谷的相位基本吻合，總體變化趨勢基本一致。
整車侵入量比較
在整車全正碰和 40%重疊偏置碰工況中，前圍板的侵入量是考察車體結構變形是否合理的一個重點。在整車側 碰工況中，B 柱內板的侵入量以及門內板關鍵部位的侵入量是考察側碰的一個重點。從圖 7 比較結果可以看出，B 柱 內板各位置侵入量仿真結果與試驗結果最大相差僅在 10mm 左右。
結論
本次模型轉換基于某項目整車模型，詳細闡述有限元模型從 LS-DYNA 向 RADIOSS 的基本流程以及轉換方法， 并利用該方法成功實現整車碰撞模型的轉換，證明了此轉換方法的可行性。RADIOSS 格式整車模型仿真計算結果與 整車試驗測試數據相比較的結果表明，仿真計算結果中整車結構變形模式和整車加速度曲線與實驗測試數據具有良好 的一致性。從而再次證明此模型轉換方法和基本流程以及 RADIOSS 模型求解器運用于整車碰撞計算的有效性。
該模型轉換方法和流程可以為各工程領域類似 LS-DYNA 模型向 RADIOSS 模型的轉換提供有效的參考依據，具 有重要的工程應用價值。
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展開 一套新手自學整車碰撞仿真分析的奧秘
圖10 整車碰撞CAE模型（正碰、偏置碰和側碰）
五、整車碰撞結果后處理
在整車碰撞仿真分析過程中，其實我們更關心的是整車碰撞仿真結果，因為只有獲得了整車碰撞仿真結果，我們才能了解我們所做的這款車的一些基本耐撞性能，才來根據整車的碰撞仿真分析目標提出合理的優化建議。當然這一切都要確保在前面的整車建模是準確合理的。
一般來說，我們基于C-NCAP來做的整車碰撞仿真分析，都是為了實現我們在整車研發初期所定的目標：星級評價。同樣的情況下，碰撞星級評價越高的車在市場上的競爭力就越強。針對碰撞星級評價，就需要對整車耐撞性的一些指標進行量化。
對正碰和偏置碰來說，這些量化指標主要包括車身最大加速度、回彈時刻、整車壓潰量、前圍板侵入量、離合踏板安裝點、剎車踏板安裝點的變形量等等。
對側碰來說，這些量化指標主要包括B柱不同高度測點的侵入量，B柱腰線處的侵入速度等等。
我們會根據不同星級評價制定相應的可量化的評價指標。我們會在后期推出的課程中進行詳細講解。當然不同的車型，評價指標會有所不同。
圖11 整車碰撞仿真結果變形圖（正碰、偏置碰和側碰）
來源：仿真秀
展開 
純電動汽車正面碰撞概念設計
對于電動汽車而言，偏置碰是得分難點。所以設計正碰結構耐撞性時，偏置碰工況最值得關注。電動汽車在偏置碰工況下將發生較大的車身變形，可能導致較大的駕駛員傷害值。車體耐撞性開發的重點應該是在布置和結構方面進行優化，以控制偏置碰時的前壁板侵入和乘員艙變形。
2
電動汽車前艙吸能空間
電動汽車動力總成為驅動電機和減速器，其體積小于傳統燃油車動力總成。但是高壓配電盒、逆變器、DC-DC和充電器等部件也都布置在前艙內，幾乎占滿了前艙。為保護內部電子元器件和實現電磁屏蔽，這些部件通常都有剛硬的金屬外殼，在碰撞中相當于剛性體，占據了碰撞吸能空間。所以在通常情況下，電動汽車的前艙碰撞吸能空間不會好于傳統燃油車。
為在地板下面布置更大的動力電池，現在電動汽車的發展趨勢是在整車長度一定時，盡量增加軸距和縮短前后懸。前懸縮短將導致前艙碰撞吸能空間進一步惡化。
要改善前艙吸能空間，需要實現前艙內零部件的高度集成。例如特斯拉Model S 將電機和逆變器集成在一起，如圖1所示，這種集成方式節省了大量前艙內空間，所以Model S在保證碰撞吸能空間的同時，前艙內還能再布置一個行李箱。
展開 純電動汽車正面碰撞概念設計
對于電動汽車而言，偏置碰是得分難點。所以設計正碰結構耐撞性時，偏置碰工況最值得關注。電動汽車在偏置碰工況下將發生較大的車身變形，可能導致較大的駕駛員傷害值。車體耐撞性開發的重點應該是在布置和結構方面進行優化，以控制偏置碰時的前壁板侵入和乘員艙變形。
2 電動汽車前艙吸能空間
電動汽車動力總成為驅動電機和減速器，其體積小于傳統燃油車動力總成。但是高壓配電盒、逆變器、DC-DC和充電器等部件也都布置在前艙內，幾乎占滿了前艙。為保護內部電子元器件和實現電磁屏蔽，這些部件通常都有剛硬的金屬外殼，在碰撞中相當于剛性體，占據了碰撞吸能空間。所以在通常情況下，電動汽車的前艙碰撞吸能空間不會好于傳統燃油車。
為在地板下面布置更大的動力電池，現在電動汽車的發展趨勢是在整車長度一定時，盡量增加軸距和縮短前后懸。前懸縮短將導致前艙碰撞吸能空間進一步惡化。
要改善前艙吸能空間，需要實現前艙內零部件的高度集成。
展開 CAE整車碰撞分析流程
整車碰撞分析是被動安全中必不可少的分析內容，根據工況的不同，可以分為正碰、偏置碰、側碰、側柱碰、后碰和頂壓等分析項。看上去十分復雜，其實，只要深入了解正碰分析，在其基礎上稍作修改，就可以輕松完成其他分析項。
本文就以C-NCAP2021版的正面碰撞為例，介紹整車碰撞的分析流程，細節部分不做過多介紹；同時，還會介紹整車碰撞分析，約束系統以及試驗之間的關系。
分析流程可以分成前處理、計算和后處理3個部分。
1.前處理
前處理的軟件很多，比如Hypermesh、Pre-post、Ansa等等，本文以使用較為廣泛的Hypermesh為例進行介紹。
初速度
前處理部分包括劃分網格、整車模型搭建等部分，這里不做詳細說明，主要介紹如何創建工況。根據C-NCAP2021版的要求，車輛初速度為50Km/h（13.88毫米/毫秒）。
剛性墻
車輛和正前方的剛性壁障發生碰撞，一般通過剛性墻來模擬。關鍵字：RIGIDWALL_PLANAR。剛性墻可以視為一種特殊的接觸，但是只有從接觸面，沒有主接觸面（主接觸面是剛性墻）。從接觸面選擇“all”，表示選擇所有節點。剛性墻的摩擦系數一般是0.1.
除此之外，車輛還需要和地面接觸（否則會因為自重而自由落體），同樣通過剛性墻模擬地面。從接觸面選擇車輪即可。
自接觸
在碰撞過程中，車輛自身各部件之間也會發生接觸。因為無法知道哪些部件會接觸，所以這里使用的接觸類型是自接觸，關鍵字：CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE。和剛性墻一樣，自接觸不需要設置主接觸面，只設置從接觸面即可。不同的是，在自接觸中，所有的從接觸面，同時又是主接觸面，也就是說，部件a既可以和部件b接觸，也可以和自己發生接觸。自接觸的動、靜摩擦系數一般是0.3.
展開 多模型優化MMO在整車拓撲優化分析中的應用
其中對于結構碰撞性能的考察主要是根據車型開發的性能要求進行工況的選擇，如正碰、側碰、頂壓、偏置碰等。多模型優化(MMO)可以對多個模型同時進行性能考察下的拓撲分析。
整車拓撲需要根據項目開發要求選擇考察的工況，主要是結構碰撞工況的選擇，如正碰、偏置碰、側碰、側柱碰、MPDB工況等，彎扭剛度工況一般沒有區別。對于多工況分析應用Optistruct的多模型優化功能，如結構碰撞工況線性化處理后的分析模型一般為整車模型、彎扭剛度模型可以是白車身模型或BIP模型。
一.拓撲優化空間生成
拓撲空間的生成需要內外CAS數據，發動機、底盤、座椅、行李箱等布置數據。拓撲空間CAD數據的生成這里建議使用SCDM軟件來完成。對于外邊界的生成有兩個方法，一個是通過外CAS來手動生成；另一個是通過導入外流場分析網格模型來生成，因為概念階段外流場分析一般在這個階段已經開始進行了。這兩種方法在SCDM均可以快速實現。尤其是第二種方法十分快捷，這種方法也常常用在逆向工程中的模型生成。感興趣的可以去了解下SCDM在逆向工程的應用，SCDM支持python二次開發，尤其是有宏錄制的功能方便進行二次開發。
這里拓撲域的網格用全六面體網格離散，從CAD到全六面體網格使用DepMesworks的Wrapper功能來實現。
二.單模型拓撲優化設計
多模型優化適用于需要同時考察不同模型同時考察的情況，本例中對于車身結構拓撲優化需要同時考察白車身剛度、整車拓撲性能。而白車身彎曲剛度和整車結構碰撞的模型是不一致的，但結構是相同的，因此適用于MMO優化。基于白車身剛度性能的拓撲優化設置不過多介紹，這里著重介紹下結構碰撞性能拓撲模型的設置。本例中以正碰和側碰工況為例介紹。
展開 激光焊接在熱成形門環中的應用
為了達到小角度偏置碰的要求，最簡單直接的方法就是把A柱加強板和門檻加強板的材料都改為熱成型鋼，這是目前大多數車型的解決方案。
但是，熱成型鋼板電阻點焊的焊點強度是有限的。研究表明，焊點周邊的塑性環是應力集中區域，是點焊結構強度和疲勞強度的破壞區，也是點焊結構疲勞壽命的起裂點[3-4]。圖6（a）是熱成形鋼點焊金相圖，中間區域是焊點內核，白色邊界外偏黑的區域是塑性環。通過試驗數據可以看到，塑性環的硬度不到400HV，低于熱成型鋼基板的硬度（500HV），如圖6（b）所示。
而激光焊縫的硬度達到500HV左右，接近熱成型鋼基板的硬度，而且超過熱成型鋼的硬度標準的最低要求（410HV），如圖7所示。
熱成型板材的激光焊使用填絲焊工藝，其焊縫位置厚度要厚于基板的厚度。
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課程從最初的整車模型開始，一步步詳細講解如何完成正碰、側碰、偏置碰、后碰和頂壓的CAE分析，帶你完成整個分析項目。涵蓋碰撞分析的所有主要步驟。
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一般從接觸開始碰撞到碰撞完成，正碰的時間是0.1秒；偏置碰是0.14秒；側碰是0.12秒。
100%正面碰撞結果動畫
正面碰撞接觸力隨時間變化曲線
正面碰撞過程中各部件動能及內能變化曲線
本案例模型見收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 
基于lsdyna車與車對撞簡易模擬 ￥35
一般從接觸開始碰撞到碰撞完成，正碰的時間是0.1秒；偏置碰是0.14秒；側碰是0.12秒。
兩車碰撞結果動畫
兩車碰撞結果應力云圖
本案例模型見收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
基于場力等效的耐撞性能白車身拓撲優化分析
4 正碰拓撲結果
基于正碰工況下的等效場力法，經優化迭代后拓撲結果如下圖：
5 多工況拓撲優化
工況：靜態載荷約束法（彎曲剛度、扭轉剛度、頂壓）；等效場力法（正碰、偏置碰、側碰、后碰）；
約束：體積分數＜0.3；
目標：利用折中規劃法，將全局應變能最小作為目標。
拓撲結果：
6 概念方案
將拓撲結果導入SolidThinking下的Inspire，利用多邊形建模工具，將載荷傳遞路徑轉化為幾何結構。
結合拓撲結果、仿真經驗和工程實踐，最終完成j基于多性能開發的白車身主要傳力路徑的概念方案設計。
7 課題結論
1、利用OptiStruct先進的優化工具，采用場力代替碰撞力的拓撲優化方法，即保留了線性優化的高效性，而且拓撲結果路徑清晰，材料分布合理，容易解讀，具有較高的工程應用價值。
2、Inspire可快速實現拓撲結果轉化，是拓撲方法融入車身結構概念開發中不可或缺的高效工具。
展開 整車碰撞仿真-05（知識點總結）
4、碰撞中假人：
側碰假人
5、正碰/側碰/偏置碰/鞭打試驗案例分享： http://www.qc188.com/qczs/201305/4669.html
https://club.autohome.com.cn/bbs/thread/f9e72abb55ba907b/15392176-1.html
6、汽車實驗中碰撞的假人
假人模型大部分是由金屬與塑料制作的，其胸腔是鋼制的，肩胛骨是鋁制的，盆骨是塑料的。假人的皮膚摸上去不僅要有彈性，還要跟真人一樣有一定的承受力。一個假人由近400個部件、大約60個傳感器組成。
在正面碰撞試驗中應用最多的H yb r id3假人的頭部為鑄鋁材料，皮膚為可拆卸的乙烯橡膠，頸部有分段橡膠以及中空鋁架構組成，可正確模擬頭部的彎曲及延伸。胸腔由高強鋼材以及聚合體減震材料組成，可真實反映人體胸部的撓曲特性。頸部與胸部的角度可由一個支架進行調節，支架內裝有6向傳感器，肩胛骨與鎖骨內部的傳感器可測量安全帶的壓力。由橡膠制成的腰脊柱可模仿人的坐姿，內部裝有3向壓力測試單元，骨盆由乙烯泡沫制成，球形連接的關節可以模擬碰撞時所起到的減震作用。大腿骨、脛骨可以預測骨折的發生，并可測量韌帶所受的拉力。腳及腳踝可以測量關節的活動范圍。
用于碰撞的假人大致分幾類？ 成人模型大致有三類：50%人模———代表身高177厘米和體重86公斤的中等身材；95%人模———代表身高188厘米和體重108公斤的大型身材；5%人模———代表身高148厘米和體重56公斤的矮小身材。
展開 汽車行業仿真咨詢與專業定制開發
整車耐撞性仿真分析（正碰、偏置碰和側碰）
鞭打試驗 乘員約束系統分析 行人保護
3、整車強度疲勞耐久性仿真分析
在整車數模設計凍結之前，綜合運用多體動力學仿真技術、有限元法和疲勞仿真分析技術搭建整車的虛擬試驗平臺對整車疲勞耐久性進行分析，而且可以對不同設計方案進行橫向對比分析，為設計部門的方案選擇提供參考和指導，可以大大縮短整車的開發周期，節約設計成本。
分析內容包括整車疲勞仿真分析、白車身強度和疲勞仿真分析、車身焊點疲勞仿真分析以及其他總成及零部件強度疲勞分析等等。
整車疲勞耐久性仿真分析
4、 整車NVH仿真分析
NVH即噪音(Noise)、振動(Vibration)、聲振粗糙度(Harshness)，通俗稱為乘坐轎車的“舒適感”。目前整車NVH性能指標已經成為衡量產品品牌價值的重要標桿。良好的NVH性能可以極大地提高產品品質和市場競爭力。
首先根據車型的市場定位，選定標桿車型和競爭車型。通過對標桿車型和競爭車型的試驗和分析，確定設計車型的NVH性能指標。制定整車的模態分布表、確定各系統總成和零部件的NVH性能指標。
分析內容主要包括：整車模態分析、聲腔模態分析、白車身模態分析、車身噪聲傳遞函數（NTF）分析、以及其他相關總成及零部件的NVH性能分析等等。
整車NVH傳遞路徑 聲腔模態分析 方向盤模態分析
5、 整車CFD仿真分析
汽車行駛時，周圍的空氣與其產生相對運動，形成對流。汽車行駛的速度越快，該氣流對汽車影響的作用越大。
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