吸能盒
關注創建者：CAE追夢者 創建時間：2021-12-30
吸能盒的視頻教程
防撞梁及吸能盒低速碰撞仿真分析
針對鋁合金防撞梁及吸能盒做碰撞仿真，涉及hypermesh前處理、顯示動力學計算、hyperview后處理等內容，對dyna初學者、碰撞仿真相關領域的入門學習者有較大幫助，各位按需購買。
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吸能盒的實例教程
本文以汽車前部保險杠系統中的關鍵吸能部件(吸能盒)為研究對象。
吸能盒實物
這里仿真不對吸能盒進行詳細建模，只是要做到仿真時的潰縮效果。
在CREO中繪制一個吸能盒的三維模型：
三維模型
這里有個小技巧，在組件里打孔時可以通過相交操作可以繼承到子零件。
導入ansys workbench中進行前處理，依然選用explicitdynamics(ls dyna export)組件
吸能盒是薄壁零件，因此采用殼單元進行分析。
在DesignModeler中對實體進行抽殼，殼厚度0，運用殼單元來構建吸能盒模型。這里不采用實體單元進行仿真，否則求解時間極長。
抽殼前
抽殼后
進行網格劃分，定義約束和初始條件，改單位制，定義時間步等。
分析設置
將K文件導入lspp中（不會的看我上一篇文章ANSYS WORKBENCH 聯合 LS-DYNA仿真教程（一））進行進一步的前處理。
孔的位置應當用螺栓連接，這里采用焊接形式來模擬螺栓。
定義CONSTRAINED_SPOTWELD關鍵字，將對應孔的兩側進行點焊，這里為了后邊的變形對比，只約束了吸能盒一側。
點焊后示意圖
定義SET_NODE_LIST關鍵字，將吸能盒后部節點定義為節點組1，并將節點組1進行全約束。
節點組1
定義材料MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY，線性塑性材料，密度7800KG/m3,楊氏模量2e11N/ m2，泊松比0.3，屈服應力3.4e-4N/M。
在CONTROL_CONTACT中修改接觸面懲罰系數為1
設置沙漏CONTROL_HOURGLASS
約束剛性墻自由度，只允許在Y軸上進行運動。
展開 本案例單純簡易模擬壓縮吸能盒，觀察吸能盒的變形模式。前處理在Hyperworks中的Lsdyna模塊中完成，最終在Lsdyna求解器中完成計算，Hyperview中查看結果。涉及到的知識點：網格劃分、材料屬性定義（curve曲線）、速度、配重、接觸等。
壓潰變形結果
初始模型
目的是通過這樣一個模型簡易模擬其它吸能盒結構及材料，觀察其在碰撞過程中的變形模式，初步驗證方案可行性。
展開 A
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A汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果
適合ANSA初學者或者對分析感興趣的同學，
這個也配備有全套視頻的錄制講解。
不會的同學可以看著這個錄制視頻來做
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11592
與吸能泡沫的配合設計：
在低速碰撞過程中，未來更好的保護車身和行人，通常保險桿與汽車防撞梁之間設計有吸能泡沫塊，吸能塊與防撞梁配合很重要，配合不到位會影響保險桿總成的安裝，吸能盒作用的發揮等。吸能塊一般安裝在保險桿本體上，與防撞梁五安裝連接配合，設計時，需要注意的是：
吸能塊位于防撞梁正前方，特殊情況下，其截面與防撞梁本體截面上下錯位不能超過吸能盒快截面的三分之一。根據以往的設計積累及市場上成熟車型數據分析，防撞梁設計時，與保險桿之間一般預留80mm間隙來設計吸能塊（車身后部碰撞沒有前部嚴重，一般預留間隙可稍小一些，有時允許設計到50~60mm），如下圖所示，由于防撞梁成形性影響，兩側與保險桿預留間隙可以小一些，但是也不能小于35mm.
為了方便安裝，以及車身制造誤差帶來的裝配影響，吸能快于防撞梁配合要預留5mm以上的間隙，但間隙不能過大，會影響吸能塊作用的發揮，如下圖所示：
與縱梁配合設計
為了維修，更換方便，前后防撞梁總成基本上都是通過螺接的方式安裝在白車身總成上，前汽車防撞梁總成通常設計8~12個螺栓裝配，后防撞梁總成結構相對簡單，重量輕，通常設計4~6個螺栓裝配。設計時考慮兩個裝配牢固性同時，還需要考慮螺栓裝配可操作性，因此與縱梁配合設計有一定要求。
前防撞梁吸能盒通常為盒型，安裝點一般布置在吸能盒外圍四周，這樣安裝板設計比較大，與吸能盒焊合后相當于吸能盒的法蘭邊，同樣縱梁的端面也需要設計安裝與之配合，同時需要校核安裝控件是否滿足要求。如圖，車身前部機艙內線路，管路比較多，有些車型總布置限制所致，防撞梁總成和縱梁總成配合出統計有限，布置不下螺栓裝配，則只能改成焊接配合，也需要校核焊qiang的操作控件是否滿足要求。
本文轉自 極速有限元 旨在分享知識
展開 為了研究吸能盒的吸能效果，提取吸能盒的相對變形量（壓縮量）以及吸能盒的動能和內能分布曲線，如下圖所示。
在吸能盒沿碰撞方向（X向）上任意選定兩節點，如圖，兩節點間的間距為185.279mm，碰撞后吸能盒壓縮量為117.675，吸能盒已經發生64%的變形。
且從能量分布曲線可以看出，在碰撞發生后吸能盒內能顯著，即碰撞能量主要依靠吸能盒變形來進行抵消。
為了研究碰撞后乘員的生存空間等關鍵安全項，提取碰撞形變圖，如下圖所示。
從圖中可以看出，25%正面碰撞后四個車門均未發生明顯變形，能正常開啟。車輛A、B柱外觀良好，無明顯彎折、斷裂等缺陷。乘員安全空間較明顯，可逃生幾率增大。
本文對整車25%正面剛性墻碰撞進行了簡要分析，旨在熟悉建模流程、掌握分析方法。
另外，行駛汽車，切記安全第一！
道路千萬條，
安全第一條，
行車不規范，
親人兩行淚。
碰撞視頻.mp4
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吸能盒的相關專題、標簽、搜索
吸能盒的最新內容
文章名稱《Concurrent multi-scale crush simulations with a crystal plasticity model》
DOI：10.1016/j.tws.2011.12.019
在汽車防撞梁、吸能盒和薄壁管結構中，壓潰吸能能力直接影響結構安全性。傳統有限元分析通常采用各向同性塑性模型，通過宏觀應力–應變曲線描述材料響應。
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3.逐層潰縮：設計精妙的晶格（特別是能量吸收型晶格）在受到沖擊時，會像汽車吸能盒一樣發生可控的、逐層的塌縮潰縮。這種有序的破壞過程能最大化地吸收沖擊能量，延長沖擊力的作用時間，從而顯著降低傳遞到內部核心部件的峰值沖擊力。
4.輕量化優勢：晶格結構大部分是空心的，在提供優異緩沖性能的同時，能保持極低的重量。
接觸設置
4.1 接觸對定義
摩擦接觸：選擇防撞梁與吸能盒接觸面，設置靜摩擦系數（0.2）和動摩擦系數（0.2）。右擊選擇不需要的接觸設置，禁用不必要的自動接觸（如吸能盒與不接觸的部件）。自接觸：對可能發生大變形區域（如吸能盒）啟用自接觸（Self-Contact），防止穿透。
為了研究吸能盒的吸能效果，提取吸能盒的相對變形量（壓縮量）以及吸能盒的動能和內能分布曲線，如下圖所示。
在吸能盒沿碰撞方向（X向）上任意選定兩節點，如圖，兩節點間的間距為185.279mm，碰撞后吸能盒壓縮量為117.675，吸能盒已經發生64%的變形。
表2.1 防撞橫梁與連接板材料B340/590DP參數
表2.2 吸能盒材料B240/390DP參數吸能盒材料均采用B240/390DP，其材料參數如表2.2所示。
表2.2 吸能盒材料B240/390DP參數
5）連接設置
通過參考一些常規車型，本次仿真分析原鋼制前防撞梁系統所采用的連接方式為焊接。
比如，吸能盒和前縱梁是否壓潰？如果沒有，說明能量吸收不充分。
加速度曲線
加速度曲線決定了乘員的受傷情況。在整車碰撞的分析中，是不考慮乘員的；但是在約束系統的分析中，需要在整車中加入假人模型，模擬乘員的受傷情況，傷害值決定了車輛的評分。
4.整車碰撞分析，約束系統分析和試驗的關系
下面來說說整車碰撞分析，約束系統分析和試驗的關系。
案例2：基于LS-DYNA模擬吸能盒壓潰變形，包括外部網格的導入、剛性墻的設置、輸出點的設置以及結果后處理
模型說明：吸能盒以30km/h的速度撞擊剛性墻，同時在吸能盒底端施加200kg的集中質量
完整展示：基于LS-DYNA模擬吸能盒壓潰變形??
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案例二：對比碰撞和模態兩個工況下的Crash Box吸能盒多學科設計優化案例
中間案例顯示了單個碰撞工況下的結構設計，尋求Crash Box質量最小并滿足約束的最優結果。最右側案例展示了，碰撞工況與模態工況同時作用的情況下，Crash Box結構需要同時滿足三個約束條件后得到的最優計算結果。
最優計算結果的碰撞仿真動畫。
此外，在細節上，歐萌達的前吸能盒是左右各兩個，為這款產品打下很好的安全基礎。而且，整個鋼材應用，這款產品高強度的材料應用超過了78%，目前很少產品能夠達到這種防御等級。“這個高安全實際上就是我們的長板，但是大家可能會感知不會很強，要出了問題才知道奇瑞車對人的保護真好。”
說到性能，安全是其中一個代表。在內測中，整個動力系統、駕駛性能歐萌達都有很好的表現。
混合IGA/FEA汽車前端結構模型:紅色和金色為IGA零件，灰色為傳統FEA零件，在剛性墻上撞擊后變形(Courtesy of BMW Group)
吸能盒壓潰：FEA 4mm(右)、IGA 6mm(3*3積分點)、IGA 4mm(2*2積分點)在t=30ms時的最終變形形狀(Courtesy of BMW Group)
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