頭部碰撞分析的案例
人_車碰撞時行人頭部撞擊特點及其試驗評價方法研究
文中通過對行人交通事故數據的統計分析，說明了人－車事故中行人頭部損傷防護的重要性。介紹了ＥＥＶＣ法規提出的頭部模塊碰撞試驗評價方法，并指出了其對平頭微型車無法進行評價。通過建立行人與轎車及平頭微型車的碰撞仿真模型，分析了這兩種車型在與行人碰撞時的運動特性差異，得到了行人與平頭微型車碰撞時的頭部撞擊特點。根據行人頭部碰撞安全性評價需要，提出了結合事故統計分析及計算機仿真分析的行人頭部安全性評價方法
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展開 直播預告-基于機器學習的車輛行人保護頭部仿真研究
發罩內板參數示意模型
基于上述9個形狀設計變量，采用最優拉丁超立方方法進行DOE（實驗設計）分析，共計劃分120組發動機罩CAE模型，裝配后進行行人保護頭碰分析。
SFE模型與CAE 模型仿真及對標
行人保護頭部碰撞分析建模滿足整車CAE仿真網格建模規范和整車碰撞模型CAE搭建設計規范要求，包括：車身、外飾、動力總成、電子電器。行人保護頭部碰撞點必須在行人保護頭部碰撞區域內選擇，碰撞點為頭部模型與車體模型的接觸點。
圖2. 行人保護頭部碰撞點模型及對標點示意
考慮對稱性及撞擊點位于發罩上，選擇位于發罩上的左側76個點進行仿真分析。為了加強對比性，選擇位于內板加強筋部位的57號點和76號點對比。對比結果表明，SFE參數化模型與傳統CAE網格模型的加速度曲線對比精度滿足仿真需求，達到90%以上。因此可以利用該SFE參數化模型進行頭部碰撞分析。
圖3. SFE 參數化模型與傳統CAE 模型加速度精度對標
機器學習模型訓練和驗證
SFE參數化模型搭建的頭碰模型精度達標后，可以使用其對DOE分出的120組模型分別計算，作為機器學習訓練樣本。選擇其中110組作為訓練集樣本點，5組作為驗證集樣本點，剩余5組為預測集樣本點。使用ODYSSEE 軟件，可以在一分鐘的時間內完成上述76組、每組110條曲線的訓練。
選擇兩個不同位置（35號點和47號點）的曲線進行精度驗證：其中35號點位于內板加強筋位置，訓練加速度曲線分布較為發散；47號點位于發罩邊緣處，訓練加速度曲線分布相對收斂。隨機選擇35號點的113組驗證組數據和47號點的114組驗證組數據進行驗證。
圖4. 35和47號點驗證集加速度曲線精度驗證
結果表明：ODYSSEE 預測加速度精度很高；訓練數據越發散，其預測精度越低。
展開 非金屬結構對行人頭部保護仿真精度的影響分析
最終使頭部傷害值HIC約下降13%，涂膠寬度對行人保護頭部傷害值的差異可在仿真分析中體現。
2.進氣格柵材料失效對仿真精度的影響
空調進氣格柵位于發動機前艙內，后端與前擋風玻璃卡接在一起，前端固定在流水槽鈑金上，兩側固定于shotgun上，本文基于某國產SUV車型建立了有限元模型，模型及布置位置如圖所示。該零件位于發動機蓋下方，行人頭部通過發動機蓋內外板與其間接接觸，將對發動機蓋變形吸能產生阻礙作用，是行人頭部保護開發設計的最重點優化零件之一。
▲空調進氣格柵模型及所在位置示意圖
由于該零件采用類PP塑料材質，因此，在行人碰撞過程中易產生斷裂失效，典型空調進氣格柵區域行人頭部碰撞后零件損壞如下圖所示：
▲某SUV車型空調進氣格柵典型斷裂失效
為了研究空調進氣格柵材料是否失效對行人頭部保護結果的影響，本文基于上文建立的有限元模型，分別代入包含不同失效程度參數的材料卡片，采用應變失效準則進行失效模擬，進行對比仿真分析。
展開 一種新型轎車前艙蓋結構優化分析
由表3-3可知，方案二在減重與模態剛度分析中結果較為理想，其一階模態與剛度均基本滿足設計要求，且在減重上比其他方案較為理想，故最終選定為設計方案。再對方案二進行抗凹性能驗證，其驗證取點位置如圖3-7所示，其抗凹分析結果見表3-4所示，其抗凹性均滿足強度要求，但其抗凹性能與行人保護頭部碰撞分析有待進一步研究驗證。
4 結論
通過對前艙蓋的優化設計分析找到了最優設計方案，該方案可使前艙蓋總成模態提高18%，側向剛度提高26%，前艙蓋總成重量減輕11.4%。且優化后的前艙蓋總成抗凹性能滿足設計要求。本優化方法可以對前艙蓋總成設計產生積極的指導作用，在設計初期可以大大節約新產品的設計資源，并提升設計質量和效率。
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靜強度仿真分析及碰撞分析
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Twin-block的咬合碰撞分析 ￥800
本案例基于隱形矯治牙科領域內的Twin block矯治器進行咬合接觸碰撞分析，計算了矯治器的變形和受力特性，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
汽車碰撞安全CAE分析指南 Ls-Dyna ￥15
汽車碰撞安全CAE分析指南 Ls-Dyna
PDF文件 160頁
目錄
一、前言
二、單位制與坐標系
三、數據需求內容
四、網格劃分規范與標準
五、建模規則（名稱及ID號管理）
六、連接方式建模規范（點焊縫焊粘膠柔性體等）
七、材料設置詳解及常用材料應力應變曲線
八、關鍵字卡片
九、接觸定義
十、邊界條件及加載
。。。。。。。
子系統建模詳解 白車身 開閉件 動力系統 懸架。。。。。。輪胎。。。。。假人。。。行保
太雞八多了
CAE整車碰撞分析流程
所以，模擬分成了整車碰撞和約束系統兩部分（這里暫不討論行人保護）。首先進行整車碰撞，如果分析結果達到一定的標準，比如加速度峰值小于40g，再進行約束系統的分析。
除此之外，加速度曲線還可以和碰撞動畫結合起來，通過對比來分析碰撞過程。比如，加速度曲線出現了一個小波峰，說明在這個時刻，車輛受力達到了一個峰值（F=m*a）。通過觀察動畫，可以知道出現峰值的原因。
前圍板侵入量，方向盤、踏腳板和A柱后退量，這些分析項同樣是為后面的約束系統分析做準備。因為在碰撞發生的過程中，前圍板、方向盤、踏腳板等部件會與乘員產生接觸，從而造成傷害。如果這些分析項符合預定標準，再進行約束系統的分析。
5.總結
和其他CAE分析一樣，整車碰撞分析分成前處理，計算和后處理3個部分。前處理階段，主要內容包括設置初速度，剛性墻，自接觸，重力加速度和控制卡片等部分；計算階段很簡單，提交給LS-dyna即可，但是計算時間比較長，一般在一到兩天左右；后處理階段的主要內容包括碰撞動畫，繪制加速度曲線，前圍板侵入量，方向盤、踏腳板和A柱后退量等部分。
整車碰撞分析的目的，是讓汽車結構達到初步標準；在符合該標準的基礎上，再進行約束系統分析。通過模擬結果，預估試驗中車輛的評分。
文章來源：CAE車研社
展開 列車脫軌碰撞仿真分析
建立的列車-防護墻碰撞模型如圖2所示。
圖2 列車-防護墻碰撞有限元模型
列車與混凝土防護墻發生碰撞的碰撞應力云圖如圖3所示（單位為GPa），其中X方向為列車的行駛方向，X方向的力為防護墻對列車向后的阻力，Y方向的力為垂直于防護墻的橫向力，Z方向的力為防護墻對列車向上的作用力。列車與防護墻接觸碰撞，接觸部位碰撞力較集中，隨著列車繼續沿著防護墻擦撞前進，碰撞力傳遞到整個列車。整個碰撞過程碰撞力迅速增加，在35ms左右達到最大值489kN，隨著列車繼續行駛，車身吸收一部分能量，列車的運行軌跡和狀態發生變化，列車與截面混凝土防護墻發生碰撞的碰撞力時程曲線如圖4所示。
圖3 列車與防護墻碰撞應力云圖
圖4 列車與混凝土防護墻碰撞力時程曲線
列車耐撞性已經成為列車安全的一個關鍵指標，通過LS-DYNA有限元分析，可為列車被動安全性設計提供有力的支持。
參考文獻：
[1] Acram Abu-Odeh. Modeling and Simulation of Bogie Impacts on Concrete Bridge Rails using LS-DYANA[C]. 10th International LS-DYNA User Conference.
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對于機械碰撞除塵結構的模擬分析及結構調整 ￥10
由速度流線圖可以看出：兩種布置方式下，均有部分氣流在除塵板下部區域流動（后續會做調整）；
第二種布置方式擁有更大的粉塵接觸面積；
粉塵粒子停留時間圖
粉塵粒子分布圖
第三電場入口速度云圖
除塵效率35%
除塵效率45%
我們把這兩種結構放入到上進氣口的設備中，利用上進氣的進風形式形成更強烈的碰撞效果，分析是否能進一步提高分離效率。
碰撞分析 WELSIM
碰撞分析
前部碰撞分析
目前前部碰撞主要有兩類，一種是正面剛性墻碰撞，如GB 11551、FMVSS 208；另一種是偏置可變形壁障（ODB）碰撞，如ECE 94、IIHS。盡管這兩種試驗在試驗設置和評價上不盡相同，但其主要目的都是為了使乘員在碰撞事故中得到保護，以及評價車輛結構性能。
車輛結構性能包括轉向柱的垂直和向后移動量、燃油系統完整性、在試驗過程中車門不應打開、安全帶固定點強度、風擋保持力、車上的零件不應侵入乘客箱、發動機蓋的后邊緣不應通過風擋侵入、碰撞后至少有一個門能打開。
乘員的響應與以下條件有關：車輛的加速度、安全帶約束系統、安全氣囊約束系統、方向盤與轉向柱、防火墻的侵入、膝墊的約束。由此可見，每個子系統的設計都與乘員有關。這使得問題很復雜，從設計和分析的觀點看很難處理。于是傳統的問題被分成設計與分析子系統，即先保證車輛結構性能，再進行乘員仿真來模擬臺車試驗。
這里介紹車輛前碰結構性能分析。通過分析，在合理的精度下，能夠預測A柱與轉向柱的移動量、防火墻的侵入量、車輛與氣囊傳感器布置點的加速度波形、能量分布、載荷的傳遞、特殊的變形模式等。而燃油系統泄漏、車門的開啟性無法直接模擬，只能根據變形情況做初步判斷。
1. 正面碰撞建模
（1）模型質量匹配
前碰分析中，車是運動的，因此車輛模型的質量分布、總質量、質心、軸荷分配是至關重要的，應該與實際狀態一致。但模型是簡化過的，其質量要比實際車的輕，質量分布也與實車有差別，為匹配模型的質量，一般采用添加集中質量（mass單元）的方法。
質量單元要均勻分散加在車輛上剛度較大的地方。 如果模型中不包括假人，那么假人的重量也要合理匹配。
（2）定義接觸
在前碰過程中，車輛中不同的部件、障礙墻、假人會發生自身和相互接觸。
展開 汽車碰撞分析
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LS-DYNA整車有限元建模，整車碰撞分析 ￥200
車輛內部和約束建模整車有限元模型的開發，包括車輛內部和乘員約束系統使用 THOR 假人進行乘員安全分析。車輛 FEM 還包括駕駛員和前排乘客座椅中的人體乘員約束 (THOR) 50% 男性正面假人模型（可從弗吉尼亞大學公開獲得）的測試裝置。 使用該假人模型的仿真結果展示了左右 NHTSA 傾斜正面碰撞測試的性能。 將乘員運動學、安全帶負載和傷害標準結果與現有測試結果進行比較。附件為整車有限元模型。
整車有限元模型如下：
局部網格示意圖：
整車試驗vs仿真結果
