汽車高速碰撞仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-16
汽車高速碰撞仿真的視頻教程
基于Workbench LS-dyna的汽車碰撞仿真
1.模型處理技巧：網格劃分、接觸設置； 2.基于LS-dyna的碰撞分析流程； 3.提供源文件、論文與后期答疑。
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基于Abaqus模擬汽車碰撞剛性墻面的仿真實例（附帶詳細cae模型）
本實例是基于Abaqus模擬汽車碰撞剛性墻面的仿真實例 ,本視頻包含全流程建模步驟涉及到分析步的設置,在動力顯性下完成,材料塑性參數截面的設置,邊界載荷施加等,結果處理方面包含提交計算,結果查看等,附帶詳細涉及的模型,有需要的同學可自行下載查看。后面的步驟較為詳細，可以自行放慢視頻觀看學習，有問題可以私聊咨詢，可以觀看視頻的同時對照模型自行建立。
￥29.9 4分鐘 94播放
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汽車高速碰撞仿真的實例教程
因此本文選擇該車輛來代表高速公路行駛的大部分車輛。本文汽車與護欄碰撞仿真系統選取的護欄是高速公路常用的多級緩沖公路護欄，汽車模型建模工作是在前述有限元平臺HyperWorks 的 HyperMesh 模塊中完成的，然后利用 LS-DYNA 作為求解器，最后利用 Ls-prepost 進行后處理來完成整個建模仿真過程的，具體的建模仿真流程如下圖所示：
圖 4.1 建模仿真流程
5.有限元模型
1）汽車有限元模型
汽車是一個十分復雜的機器,由成百上千個零部件組裝而成。因此,要建立一個比較完的汽車模型,工作量非常大,所耗時間也較長,目前公認的建立一個整車模型的工作量是個人用一年時間。在汽車與護欄碰撞過程中,汽車前端和碰撞側即右側部分與護欄有接觸碰撞,產生的變形會比較大,對碰撞結果影響也會比較明顯。因此,在進行碰撞計算之前,在此汽車模型原有基礎上,對其前端和右側結構進行了單元網格質量和穿透等的調整,以提高計算精度。經過調整后,汽車整車有限元模型共有10547509個單元,927471個節點,總質1.627t。模型的其它技術參數如表所示,整車有限元模型如圖所示。
表3 研究用車尺寸
6.碰撞過程模擬
本章中,汽車與多級緩沖公路護欄的有限元模擬條件為：
1) 模擬碰撞過程中,將護欄視為剛性體,約束其所有的自由度,即不考慮護欄的變形、位移和破壞；
2) 充分考慮碰撞過程中汽車與護欄和地面的摩擦影響,不考慮空氣阻力等的影響；
3) 不考慮護欄段之間的連接方式,只考慮護欄截面形狀對碰撞的影響；
4) 不考慮汽車與護欄端部的碰撞；
5) 不考慮碰撞過程發生前后駕駛員對汽車的緊急操作,如制動、轉向等。汽車與型護欄的碰撞接觸時間大約為0.2s-0.4s。本文將模擬碰撞時間設定為0.6s。
展開 4） 三點彎曲試驗
非金屬高速三點彎曲試驗，試驗速度在是50mm/s、150mm/s，300mm/s，試驗重復率在3個。
5） 高速穿孔試驗
對于該試驗，沖擊速度在10,mm/min。
如果需要考慮材料失效模型，比如GISSMO，DIEM，MMC或Johnson-Cook模型，則需要再多做一些其他試驗，并根據仿真軟件不同的材料本構要求，可能會涉及到材料各向異性的樣件取樣，及不同溫度下的材料力學性能測試。
文末可以免費領取《汽車碰撞精選資料包》。
包含內容：HyperWorks和LS-DYNA在汽車碰撞中的應用（PDF+模型文件）、顯示非線性（沖擊、碰撞、流固耦合）、行人保護、正面碰撞實例、新能源汽車碰撞、約束系統...
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[導讀]
交通事故傷害中，約65%為易受傷害的道路使用者。車輛與行人碰撞事故中，人體的損傷部位可以覆蓋全身，行人頭部和下肢損傷幾率最大。研究表明，行人頭部和下肢損傷在汽車與行人碰撞造成的損傷中各占約30%。
本文以小腿部沖擊器為模擬對象，利用HyperWorks的前處理軟件HyperMesh建立沖擊器和整車的有限元模型，對小腿與汽車碰撞過程進行計算機模擬，并通過后處理軟件HyperView對仿真結果進行分析，比較仿真模擬結果與試驗結果，驗證仿真模型及結果的可靠性。
一、有限元模型的建立
小腿部沖擊器及整車模型均在HyperWorks的前處理軟件HyperMesh中建立。HyperMesh是一個高性能的CAE和CFD前處理器，提供最廣泛的CAD、CAE和CFD軟件接口，可以與任何仿真環境無縫集成，尤其提供了與各種CAD數據格式的直接接口，避免為進行數據格式轉換而可能造成的數據丟失，在汽車、航天等行業中應用廣泛。
1. 網格劃分
腿部沖擊器的有限元模型及結構如圖1所示。腿部沖擊器由兩個外覆泡沫的剛性節組成，沖擊器總長為926mm，質量為13.4kg，小腿非撞擊側安裝加速度傳感器，位置在膝部中心下66mm處。
為了提高運算速度，考慮到汽車與行人碰撞過程中，行人腿部只會影響到汽車保險杠等前部結構，所以在建立的仿真模型中，只取汽車A柱之前的部分并進行一定的簡化，如省略前車燈、霧燈等對碰撞結果影響較小的部件。
展開 那么在這些零件的裝配及搬運過程中，經常會發生相互碰撞而導致零件結構發生變形甚至失效。因此本文以金屬圓管為對象，通過動力顯示求解高速碰撞過程中的應力應變來分析金屬圓管相互碰撞造成的后果，為碰撞或跌落仿真分析提供一定的參考。
2仿真問題描述
金屬管一端突然斷裂，失去受力后會高速旋轉，撞擊到相鄰的金屬管路，引發工業生產事故、因此需要對相鄰的兩個管道在撞擊時的應力、應變及變形加以提前預測。本次分析對象為圖1所示的兩條金屬管的幾何模型，管直徑6.5mm，厚度0.4mm。長度為50mm。假設固定一管的兩端，另一管的一端位移自由度被約束，另一端自由。本案例中設置管道間為相互垂直關系，因此模型整體為對稱結構，故可以建立對稱模型進行動力學分析。
圖1幾何模型
3仿真設備基本參數
仿真運算時間很大程度上取決于計算機性能的高低，本案例進行的金屬管撞擊仿真試驗運行的計算機平臺如下表1所示。
Table1 parameters of simulation
CPU
NCPU
Memory
Frequency
Intel（R）Xeon（R）i7 6300
8
9.7GB
3.29GHz
4 ABAQUS建模過程
本案例的幾何模型建立是通過ug10.0三維建模軟件完成的，模型以文本格式導入ABAQUS2017仿真軟件上進行后續的有限元仿真分析操作。在仿真中，金屬管選用SHELL單元，網格劃分如圖2所示。通過Create Material命令對材料參數進行賦予，金屬管道的材料本構及參數如表2所示。在此過程中，仿真的單位制需要格外注意統一，以避免仿真最終結果的準確性。
展開 ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導手冊
本案例文檔，適合本科畢業設計水平，具有極高參考價值，請合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結構的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結果處理等各個方面。設置方法程詳細，結果結果合理。相關復合材料鋪層均可使用該文檔方法設置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊旨在指導用戶使用ANSYS Workbench進行防撞梁碰撞仿真分析。通過幾何處理、材料定義、網格劃分、接觸設置、邊界條件定義、計算參數配置及結果分析等步驟，完成從建模到仿真的全流程操作。本手冊適用于結構工程師、仿真分析師及相關技術人員。
2. 幾何處理
2.1 幾何導入
推薦使用SpaceClaim或DesignModeler (DM) 進行幾何前處理，二者在抽殼、幾何修復等操作中效率較高。也可選擇用其他三維CAD軟件（如SolidWorks、CATIA）導入幾何，但需確保導出格式兼容（如.stp、.igs）。
打開Workbench，進入Geometry模塊。右鍵點擊Import Geometry，選擇防撞梁模型文件（如.stp格式）。點擊Generate生成幾何體，雙擊進入該模塊，檢查模型完整性。也可以先打開該模塊，再導入幾何。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點擊目標面，設置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結構。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
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