ABAQUS碰撞失效的案例
汽車碰撞中低壓線束的失效評價方法研究
目前業界對汽車電路系統的碰撞保護研究多集中在油電混合動力或純電動車輛的高壓電路系統上，并且將其分為高壓元器件和高壓線束進行研究，高壓元器件的碰撞損傷評價主要以元器件外殼是否超過其所用材料斷裂應變來判斷，而高壓線束的失效風險評價大多以其是否會受到明顯擠壓進行主觀判定，并無較為明確的量化評價指標。接桂利、朱西產團隊用CAE 分析的方法對高壓元器件和高壓線束進行碰撞評價，其中高壓線束采用四面體實體單元建模，以是否被擠壓進行風險判斷[4]；曾澤江對高壓線束采用六面體+四面體實體單元的方式進行了精細化建模，同樣采用是否有擠壓或剪切風險進行風險判斷[5]。這些研究對車輛上大量使用的低壓線束并未過多涉及，并且僅是按照碰撞過程中是否有擠壓或剪切風險進行定性判定，而這些低壓線束不僅在功能上與高壓模塊及高壓線束強相關，而且其失效往往同樣會引起較大的安全事故，需要引起足夠的重視。
低壓線束在整車碰撞工況中的失效情況包括切割和擠壓2 類。切割失效主要是零件銳邊與線束的點面接觸或線面接觸導致線束被割破，甚至割斷；擠壓失效主要是零件沿碰撞方向對線束進行擠壓，導致線束絕緣皮破損，金屬導線部分露出[6]。切割風險主要通過前期布置設計規避，本文重點研究線束在碰撞擠壓時可承受的擠壓失效極限，以期獲得相應的設計評價指標。
展開 超高強鋼材料碰撞失效行為仿真預測技術研究
摘 要：為了提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為仿真預測精度，對比分析了主流求解器LS＿DYNA中GISSMO等6種典型失效模型的原理，并針對GISSMO失效模型中影響整車碰撞失效仿真精度最為關鍵的參數材料斷裂極限應變及網格尺寸修正特性設置方法進行了研究。斷裂極限應變標定過程中應變路徑存在非線性，需要采用加載歷程平均應力三軸度來進行描述；默認的網格修正設置方法難以兼顧不同應力狀態，采用自定義的網格尺寸修正設置方法可以有效提高典型應力狀態下不同網格尺寸模型仿真預測結果的一致性。
關鍵詞：超高強鋼;失效;GISSMO;
1 前言
節能與安全是汽車行業一直以來關注的兩大話題。近年來，實現汽車燃油經濟性目標，整車整備質量持續下降，車身輕量化重要性進一步凸顯；另一方面，行業安全法規也在持續加嚴，對車身結構強度提出了更高的要求[1]。超高強鋼材料兼具輕量化、性能與綜合應用成本優勢，近年來在汽車行業應用范圍不斷增加。隨著汽車行業安全法規不斷升級，超高強鋼結構件在汽車碰撞過程中需要吸收更大的能量；同時，隨著材料強度的上升，其韌性通常會有所下降[2]，因而導致車輛關鍵結構件在碰撞過程中開裂失效風險顯著增加，嚴重影響車輛被動安全性能。為此，汽車行業普遍采用有限元仿真分析方法來預測超高強鋼材料在碰撞工況下的失效行為[3,4,5,6,7]，為車輛結構與用材設計提供優化方向。
本研究介紹了目前超高強鋼材料碰撞失效行為預測領域的最新研究進展，并針對目前常用的網格尺寸縮放問題進行了研究，可以為提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為預測精度提供一定的參考。
2 失效模型選擇
對于超高強鋼等金屬材料而言，韌性斷裂是其最主要的失效形式，采用基于應變的失效模型可以更好地預測其失效行為。
展開 【論文解讀】汽車一維焊點失效模擬-碰撞安全
應用案例
在某車型車身總成碰撞試驗中， 前地板與門檻結合處出現 5 個焊點開裂， 如圖8 ， 通過本文的焊點試驗方法， 建立一維焊點模型， 多層焊分解成多個兩層焊點連接， 通過力學試驗標定了附近不同板厚、材料的零件之間焊點的參數， 開裂處焊 點 極 限 拉 伸 和 剪 切 力 分 別 為 8． 2 kN 和14． 4 kN，應用到碰撞仿真中， Pam － Crash 計算結果如圖 8( 中) ， 焊點開裂情況和試驗一致。對焊點的數量進行優化， 增加了 5 個焊點后， 如圖 8( 右) ，仿真結果顯示碰撞后結構保持完整， 能夠滿足碰撞安全要求。焊點失效參數數據庫建設到一定規模后， 即可在整車范圍的焊點模型使用經過試驗標定的失效參數，在開發過程中不斷優化存在碰撞失效風險的焊點，模型的精確性能夠得到保證。
本論文研究了在轎車有限元碰撞仿真中準確模擬焊點失效的方法。對點焊樣件進行拉伸和剪切力學實驗，建立了試驗的一維焊點有限元模型和相應的失效模型，使用數值優化等方法，對焊點失效模型的參數進行了校核標定，使仿真中焊點的受力和失效后吸收的能量與試驗的偏差最小。應用此方法在仿真中再現并解決了某次碰撞試驗中出現的焊點開裂問題。提出了建立車身焊點失效參數數據庫的設想。
[1]連志斌,劉雍.基于試驗標定的轎車碰撞焊點失效模擬方法研究[J].上海汽車,2015(06):50-53.
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展開 LS-DYNA定義材料失效在碰撞分析中的應用
沖擊速度設置：
重力設置：
（1）定義重力曲線
（2）重力加載
碰撞接觸設置
邊界約束：圖示處固定約束
結束時間設置：
結果:
結果分析
本案例通過定義合適的失效應變，對失效單元進行刪除。
使用該方法時，需要注意兩點，一是模型中開裂破壞的部分必須劃分較密的網格，否則大量單元失效將導致計算結果較大的誤差；二是選取適當的失效判定依據和閾值，算法可以通過定義失效應變閾值控制單元失效，閾值太小，單元過早刪除，或閾值太大，單元發生了不切實際的大變形，均會導致結果產生較大的誤差。因此，計算中應當根據計算結果和試驗結果的對照來確定閾值。
另外在動力沖擊計算中，很容易產生負體積。現就一些關于負體積的經驗進行分享：
LS-DYNA出現負體積的原因
網格品質：單元長寬比較大時，一旦受力，短邊容易出現負體積。
材料模型，所選材料模型不合適，受力后形成沖擊，引起很大變形容易引起負體積。例如MAT_001。
模型設定：若給予很大的沖擊設定，或者摩擦系數沒有設定好。
LS-DYNA出現負體積的解決辦法
網格品質：檢查網格，找出長寬比較大的單元進行修改或者合并單元。
材料模型：修改模型參數或者更換其他材料模型。
模型設定：檢查并修改*CONTACT里面的摩擦系數或者SF（Scale Factor）。另外一些較薄的零件如果沒有緩沖作用，僅作粘接使用，那么可以直接刪除此零件，用*TIEBREAK_CONTACT將兩邊所要粘接的零件tie在一起。
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【論文解讀】焊點力學模型失效參數獲取試驗-碰撞安全
在整車碰撞模型中進行焊點失效預測，并通過與實車碰撞結果的對比，表明該方法能準確預測出實車碰撞中的焊點失效情況，對整車碰撞安全設計具有指導意義。
[1]季鈺榮,孫曉嶼.整車焊點失效預測的研究及應用[J].汽車工程,2019,41(02):219-224.
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ABAQUS中材料失效控制，失效把控 ￥15
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ABAQUS碰撞 (例1) 小球沖擊碰撞含鍍層金屬材料 ￥33.34
ABAQUS碰撞 (例1) 小球沖擊碰撞含鍍層金屬材料
模型背景：
該模型模擬了金屬小球在自由落體運動下對含鍍層金屬材料的沖擊影響。
模型材料：
金屬材料的鍍層為陶瓷，基底為碳鋼Q235。
模擬結果：
提取整個碰撞過程中含鍍層金屬材料的應力應變，塑性應變能以及碰撞的接觸力。
碰撞過程中的應力分布圖
碰撞過程中的應變分布圖
金屬韌性損傷材料失效模型應用實例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態下，大多數工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會使用韌性損傷漸進失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經歷彈塑性階段后達到損傷起始點a，繼續承載，損傷后的材料剛度折減，出現軟化，直到損傷參數D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進失效模型
工程案例：
鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費部分為鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
展開 ABAQUS沖擊失效
使用子程序為 unifiber的vumat定義單元刪除
問題如下:
失效單元刪除后，位移載荷曲線有明顯的驟降，初步考慮是單元刪除引起的，有什么辦法解決嗎？真實數據沒有這部分驟降
圖示為三個選中單元的位置和輸出mises應力值
“ABAQUS斷裂與失效”專題
《ABAQUS斷裂與失效分析專題》.pdf
ABAQUS-水下爆炸沖擊損傷失效例題
ABAQUS-水下爆炸沖擊損傷失效例題
ABAQUS-水下爆炸沖擊損傷失效例題.docx
abaqus的碰撞過程模擬
以簡化模型，來模擬車身或部件的碰撞過程。分析過程中涉及到部件的慣性質量的添加、質量縮放的應用、碰撞過程中部件的接觸問題的處理及力與時間的關系等。
1.模型建立
以簡化的模型，來模擬車身或部件的碰撞過程。
2.材料屬性的賦予
此分析過程中涉及到部件的大變形，所以需要設置材料真實的塑性應力應變。同時，在動力學分析過程，往往要對部件添加慣性質量（慣性力）。有沒有慣性質量（慣性力），會對分析結果產生顯著影響。由于在此分析過程，將剛體墻做運動部件，變形部件固定，如果不添加慣性質量，計算出錯。添加大小，可以根據經驗來定，方法如下：
3.質量縮放
恰當地運用質量縮放方法，可以在保證計算精度的情況下，大大提高計算效率，但是對于動態分析時不允許明顯地增加整個模型的質量，否則會降低動態結果的精度。
顯示動態分析中有兩種質量縮放方法：定比例質量縮放和變比例質量縮放。兩種方法可以分開使用，也可以結合起來使用。質量縮放可用于整個模型，也可以用在單元組上。施加方法如下：
4.接觸設置
對于動態分析過程中，部件的接觸關系比較復雜，在接觸的過程中，接觸面會發生滑移變形，同時存在接觸的失效問題。本分析過程，不考慮墻的變形情況，即設為剛體，而接觸類型選為一般選擇general contact。
5.載荷施加
分析中，以剛體墻作為運動部件，變形體固定。對剛體墻施加速度場，固定變形體末端，從而來達成剛體墻與部件碰撞的過程。
5.碰撞分析結果
碰撞過程如圖所示，剛體墻在移動過程中，變形體發生大變形，如車身在撞擊墻面時的變形過程。
同時，作用面上力與時間的變化情況下圖所示，在接觸的過程中，材料經歷彈塑性變化。
展開 abaqus汽車碰撞模擬
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ABAQUS多層球體顯示動力學碰撞分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解顯示動力學分析步的建立
4、學習碰撞分析的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
本案例操完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ABAQUS中Johnson-Cook損傷失效模型【轉載】
在具有各向同性硬化的彈塑性材料中，損傷以兩種方式體現：屈服應力的軟化和彈性退化。
閱讀原文
