安全氣囊點爆仿真的案例
汽車安全氣囊塑料罩蓋點爆仿真材料卡片準確性提升研究
工程上更多的是通過于仿真與實驗對標，獲得一定應變率范圍內的應力- 應變曲線，建立相關的材料卡片。
本文正是基于MAT 24 號材料卡片和GISSMO 失效模型，采用參數優化軟件對實驗得到的應力-應變曲線進行修正，開展了不同溫度下不同加載速率的單軸拉伸實驗對標，獲得MAT 24 號材料卡片的有效應力- 有效塑性應變曲線，并將對標后的材料卡片應用于駕駛員安全氣囊點爆的仿真分析中，和實驗對比獲 得良好的一致性，為聚合物材料的開發提供了一種實用的工程方法。
01
聚合物材料卡片開發
1. 1 拉伸實驗數據
材料拉伸實驗的對象是一種用于乘用車駕駛員安全氣囊罩的共混改性塑料。拉伸實驗樣件采用ISO 8256 標準，其幾何尺寸如圖2所示。實驗工況為三個溫度下（- 30℃、23℃和85℃）的三個加載速率 (10 mm/ms、1 mm/ms 和0.1 mm/ms)。
而與實驗對應的仿真模型采用的實體單元建模，單元平均尺寸為1mm ，試件厚度方向為三層單元, 邊界條件采用與實際實驗一致的設置，一端固定，一端加載隨時間線性變化的位移曲線。
圖2 ISO 8256 Type3試驗樣條
圖3 a,c和e所示的是不同溫度和加載速率下的力-位移曲線，并實驗得到的力-位移曲線，經過式(2)和(3)計算過程可以得到材料的真實應力σT和真實應變εT，如圖3 b,d和f所示。
（2）
（3）
其中，P為實驗得到的軸向拉伸力，A為試件實驗段原始橫截面積，L0為實驗觀測段有效長度，1為實驗得到的拉伸位移。
該材料在屈服點之前粘彈性段存在一定的差異，而屈服點之后材料存在應變硬化的現象，并且在斷裂之前材料沒有出現類似金屬的應力衰減現象。
展開 汽車安全氣囊展開仿真-粒子法
汽車安全氣囊展開仿真-粒子法
Abaqus在汽車安全氣囊中的仿真應用
仿真中的歐拉網格是一個簡單的網格，用來擴展歐拉材料邊界，提供材料移動和變形的空間。氣囊的充氣裝置由一些近似于流入點的節點來表示。每一個充氣節點所定義的矢量表示了氣體流動的方向。充氣單元節點的速度可以通過求解基于輸入質量流速率，區域和方向向量得到的動量方程得到。氣體進入氣囊的溫度和質量流速率通過與膨脹時間相關的函數定義在節點中。在實驗中，充入的氣體組成是隨時間變化的，但在仿真中，氣體的組成被假定為恒定不變。
一個歐拉單元可以在同一時間包含多種材料。在每一個時間增量，每個材料的歐拉體積分數（EVF）都會計算一遍，而且在EVF的基礎上，確定每個單元的材料面。這些歐拉材料面可以和拉格朗日材料面相互作用，如安全氣囊。歐拉域最初充滿氣體。當開始充氣，氣體填滿整個安全氣囊并讓氣體排出。
Abaqus/Explicitwww.featech.com.cn通用接觸包含了拉格朗日接觸和歐拉-拉格朗日接觸。后者只存在于充氣氣體和氣囊中。氣囊和外部氣體之間沒有定義接觸。氣體不會因為高的膨脹壓力而重新進入安全氣囊的假設是合理的。
結果和結論
這兩個模型采用的都是5mm的均勻歐拉網格。圖3和圖4給我們展示了應用CEL方法預測，扁平和褶皺安全氣囊的實驗對比。圖5給我們展示了這兩種仿真情況下各自的球頭加速度。對這兩種安全氣囊模型，加速度記錄和氣囊膨脹過程與是實驗結果非常吻合。
圖3平鋪安全氣囊展開：實驗和CEL對比
圖4折疊安全氣囊展開：實驗和CEL對比
從圖5可以明確的看到，UPM方法在膨脹的起始階段所得到的加速度并不是非常理想。CEL仿真中得到的加速度初始峰值和最大峰值更加準確。在這兩個安全氣囊模型中，CEL仿真都能更好的獲取加速度幅值。
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RADIOSS 汽車安全技術-氣囊高級仿真培訓
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