汽車高速碰撞仿真分析的案例
基于ABAQUS的金屬管高速碰撞的動力學仿真分析
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 汽車與高速公路護欄碰撞數值模擬
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 汽車材料的高速碰撞材料卡片及其應用方法
4 總結
本文概述了汽車碰撞中常用斷裂失效模擬方法；介紹完整的材料斷裂失效卡片開發流程；最后，通過零部件的試驗對標，展示該方法制作的材料卡片可準確模擬懸置在受到碰撞載荷工況下的斷裂現象。綜上，根據以上的方法及流程開發的材料卡片，可以對零部件斷裂現象進行有效模擬，仿真結果對結構設計提供可靠的指導。
材料卡片定制服務
國高材分析測試中心聯合行業仿真機構，為客戶提供材料力學性能樣件測試及仿真軟件材料卡片生成服務，具體內容如下：
1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。
2.對材料樣件試驗結果數據進行數據處理，驗證及仿真分析標定。
3.輸出仿真分析標定結果，并根據各種材料本構要求生成相應仿真軟件材料卡片。
4.最終交付材料樣件試驗數據結果及仿真軟件材料卡片。
MAT_24號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,1000/s 5組，試驗重復率或5組。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
3） 壓縮試驗
準靜態壓縮試驗，應變速率是0.001/s、0.01/s，2組，試驗重復至少5組。
展開 汽車與行人腿部碰撞的仿真（免費領 ：汽車碰撞精選資料合集）
最終建立的用于行人保護分析的汽車有限元模型。
2. 約束條件
本文所采用的模型并不是整車模型，而是選取了A柱之前的部分，所以在懸置、A柱和門檻梁處施加一個全約束，約束六個自由度，如圖所示。這樣仿真既不失其真實性，又提高了運算速度。
3. 碰撞條件
本文按照GTR法規的沖擊測試要求進行仿真分析，根據法規要求，定義腿部沖擊器的速度為40km/h，碰撞角度為0°。碰撞位置取汽車的牌照中心。仿真模型在LS-DYNA中進行計算，計算時間為40ms。
4. 仿真結果分析
本文利用HyperView軟件對仿真結果進行后處理。HyperView是一個強大且全面的CAE仿真和試驗的后處理可視化環境，具有直觀的、高性能的圖形界面，能夠顯著降低工程分析的時間和成本。
HyperView可以直接輸出法規所考察的參數，即脛骨加速度、膝關節剪切位移和膝關節彎曲角度。通過比較，仿真結果與試驗數據具有較好的一致性，各參數之間的誤差分別為4.69%、9.91%、1.64%，如圖所示。以上分析結果表明，計算機仿真模擬能較好的反映腿部沖擊器與汽車的碰撞過程，能夠對腿部及膝關節的損傷程度進行正確預測。
二、 結論
由以上分析結果可見，HyperWorks在汽車與行人腿部碰撞仿真分析中發揮了極大的作用。本文在其軟件支持下，應用有限元法和計算機仿真模擬技術，對腿部沖擊器與汽車的碰撞過程進行模擬分析。其仿真結果與試驗數據有較好的一致性，為汽車與行人碰撞過程的研究提供了更有效更經濟可行的方法。在新車開發設計階段，能夠正確預測整車的行人保護安全性能并為其性能優化提供參考依據。
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11/17 基于LS-DYNA假人姿態調整
使用LS-DYNA進行汽車高速碰撞仿真分析的時候，要使用假人模型對乘員或駕駛員在碰撞過程中受到的傷害進行模擬和評估。汽車碰撞法規對假人模型的姿態都有具體的要求，針對不同的假人模型和仿真需求有不同的假人姿態調整方法。為了幫助廣大用戶更快了解假人模型姿態調整的方法，上海仿坤軟件科技有限公司特舉辦此次培訓。
主要內容包括：假人模型的介紹，以及假人模型的姿態調整等內容。
汽車前排座椅正面碰撞的仿真分析及優化
摘要：
應用 HyperMesh 前處理軟件建立了前排座椅有限元仿真模型，應用 LS-DANY 求解器對Hybrid III 50%假人進行正面碰撞仿真試驗，所得結果與臺車試驗結果對比，驗證了模型的有效性。同時對碰撞中假人胸部的傷害情況進行分析，結合試驗結果發現假人模型胸部壓縮量及粘性傷害指數均高于 2018 版 C-NCAP 評價標準，需要對座椅骨架進行優化。通過對座椅各部件應力與應變的分析，發現原座椅骨架中側板與下潛管的受力及變形量過大，提出應對側板進行增加翻邊與厚度，下潛管由直管改為彎管的優化，結果表明優化 后的座椅相比原座椅，假人模型的胸部壓 縮量降低了10.19%，胸部粘性傷害指數降低了 16.52%，符合標準要求，并起到指導設計的作用。
關鍵詞：
前排座椅；正面碰撞；LS-DANY；胸部傷害；優化
近年來，汽車工業的發展日新月異，汽車的安全性能逐漸受到人們的重視。汽車座椅作為乘員與汽車直接接觸的重要部件， 在汽車碰撞時，通過座椅可變性區域有效吸收碰撞產生的動能， 從而減少碰撞中乘員的傷害。因此，座椅碰撞時對乘員的保護性能日漸成為各大汽車企業研究的焦點。
隨著我國 2018 版C-NCAP 管理規則的實施，消費者們越來越重視汽車在碰撞試驗中的評分。目前，在正面碰撞試驗中，假人的胸部傷害是失分的主要因素，同時也制約了汽車安全性能的提高。對于單獨座椅系統，假人胸部的失分通常與安全帶、假人坐姿、 座椅骨架的剛度等因素有關。
展開 汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化
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汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化
汽車保險杠橫梁碰撞的仿真分析及其結構優化.part1.rar
汽車傳動軸高速動態特性仿真計算與分析
汽車傳動軸高速動態特性仿真計算與分析
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ANSYS Workbench汽車防撞梁碰撞仿真，附講解視頻及模型文件 ￥88
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）。
展開 推薦鈑金成形分析，汽車模具設計，汽車碰撞分析論壇
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汽車碰撞仿真中的GISSMO材料卡片及設置方法
碰撞安全性是汽車結構件需要優先保障的服役性能。為了提升汽車的開發效率，工程人員在設計階段通常借助有限元仿真預測汽車在碰撞過程的變形和斷裂，如圖1所示。仿真模型的預測精度很大程度上取決于模型中設置的材料性能的準確度。在汽車工業，材料性能數據通常是以材料卡的形式提供給仿真工程師，并可直接導入汽車碰撞仿真軟件，可以理解為每一張材料卡都記錄了某牌號材料在各種加載條件下的性能數據。
圖1 汽車碰撞仿真
隨著汽車碰撞標準法規的日益完善和汽車輕量化指標的提高，汽車結構件的選材和設計優化也迎來新的挑戰。高精度材料卡已經成為汽車碰撞安全設計體系的重要拼圖。商業CAE軟件，如LS-Dyna，提供了多種不同牌號材料卡。常用的材料卡包括：常應變失效材料卡，Johnson-cook材料卡，Gissmo材料卡，DIEM材料卡，CrachFEM材料卡等。對于同一組測試數據，采用不同牌號的材料卡會得到不同的擬合結果。由于汽車結構件在碰撞工況下受力狀態復雜（如圖2所示），有必要采用高精度的塑性本構及斷裂模型進行碰撞仿真。
圖2 汽車正面碰撞工況下力的傳導
以Gissmo失效模型為例，它同時考慮了材料在不同受力狀態下臨界失效應變值的不同、材料的非線性應變路徑及非線性損傷累積。同時，該失效模型可以和多種材料本構模型進行組合使用，能夠對復雜應力狀態下的失效模式進行精準預測，有助于提高汽車碰撞仿真的預測精度。
Gissmo模型的標定可以分為以下6步：
1. 實驗設計：確定需要進行的實驗類型和參數，例如靜態加載、動態加載，以及加載條件的范圍和級別。
2. 試樣準備：準備適當的試樣，并確保它們代表了實際應用中可能遇到的應力狀態和加載條件，通常包括單軸拉伸試樣，中心孔拉伸試樣，缺口拉伸試樣，0度剪切試樣等。
3.
展開 
HyperWorks在汽車與行人腿部碰撞仿真中的應用
圖3 整車約束條件 圖4 腿部沖擊器與汽車碰撞仿真模型
3 仿真結果分析
本文利用HyperView軟件對仿真結果進行后處理。HyperView是一個強大且全面的CAE仿真和試驗的后處理可視化環境，具有直觀的、高性能的圖形界面，能夠顯著降低工程分析的時間和成本。
HyperView可以直接輸出法規所考察的參數，即脛骨加速度、膝關節剪切位移和膝關節彎曲角度。通過比較，仿真結果與試驗數據具有較好的一致性，各參數之間的誤差分別為4.69%、9.91%、1.64%，如圖5、圖6、圖7所示。以上分析結果表明，計算機仿真模擬能較好的反映腿部沖擊器與汽車的碰撞過程，能夠對腿部及膝關節的損傷程度進行正確預測。
圖5 脛骨加速度仿真與試驗結果對比
圖6 膝關節剪切位移仿真與試驗結果對比
圖7 膝關節彎曲角度仿真與試驗結果對比
4 結論
由以上分析結果可見，HyperWorks在汽車與行人腿部碰撞仿真分析中發揮了極大的作用。本文在其軟件支持下，應用有限元法和計算機仿真模擬技術，對腿部沖擊器與汽車的碰撞過程進行模擬分析。其仿真結果與試驗數據有較好的一致性，為汽車與行人碰撞過程的研究提供了更有效更經濟可行的方法。在新車開發設計階段，能夠正確預測整車的行人保護安全性能并為其性能優化提供參考依據。
展開 基于Abaqus的汽車碰撞仿真（附CAE模型） ￥2
基于Abaqus的汽車碰撞仿真,有任何疑問請
汽車碰撞結果截圖.doc
聯系QQ:1317425016
基于HPC云平臺上的LS-DYNA汽車碰撞仿真
本文將介紹動態條件下的車輛碰撞行為，在HPC云平臺中使用ANSYS仿真軟件對汽車碰撞行為進行仿真分析，以提高結果預測的準確性、減少分析時間以及節省資源利用。
流程概述
圖1：車輛碰撞分析的幾何模型
圖2：車輛碰撞分析的幾何和網格模型
使用2D四邊形網格元素對汽車模型進行網格劃分。定義了汽車組件中不同部件之間的接觸和相互作用。
設置汽車不同部件的材料特性。其中包含裝配中不同零部件的厚度設置。
下一步是定義模型邊界條件和分配負載曲線。工程師們將剛性壁用于汽車組件的沖擊，負載曲線定義為汽車的沖擊速度。
設置求解算法和收斂準則。為后處理編寫的輸出參數和結果。
該模型在ANSYS LS-DYNA中并行求解，一旦解決方案收斂，最終結果用于可視化仿真結果的輸出，并使用ANSYS中的后處理軟件工具捕獲相應的結果組件。
圖3：汽車組件的變形圖和撞擊剛性墻時的漸進損壞
汽車撞擊剛性墻，汽車受損過程是漸進的，損壞程度取決于車輛撞擊墻壁的速度和速度。撞擊汽車部件造成的損壞如圖4所示，損壞率可通過視覺比較：
圖4：汽車正面撞擊墻壁造成的損壞情況
利用HPC云平臺進行仿真模擬
本次測試選擇的是256核心系統。主要評估車輛模型的撞擊行為，并確定具體損壞率和汽車組件上產生的應力。
通過開發細網格和粗網格來設置不同的有限元模型。然后預估解決具有不同網格強度的模型所需的時間，以便在分析高密度網格模型時對HPC性能進行基準測試。所有開發的模型的邊界條件、求解算法、求解器設置和收斂準則保持不變。
圖5和圖6展示了并行處理與否的情況下不同網格密度模型所需的求解時間比較圖。
展開 汽車碰撞分析
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