汽車約束系統仿真
關注創建者：Dyna_User 創建時間：2016-11-28
汽車約束系統仿真的視頻教程
應用VI-grade系統級仿真解決方案——搭建汽車測試與數值仿真的橋梁
應用VI-grade系統級仿真解決方案——搭建汽車測試與數值仿真的橋梁 適用人群：車輛工程專業相關高校及科研機構研究人員，從事車輛動力學的汽車工程師、從事底盤電控開發的汽車工程師、從事自動駕駛開發的汽車工程師、從事車輛性能主觀及客觀評估的汽車工程師，汽車主機廠高級管理人員 應用VI-grade系統級仿真解決方案——搭建汽車測試與數值仿真的橋梁（免費）【已結束】 直播時間：2021-06
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汽車電驅動系統ANSYS仿真高級實戰：國標合規仿真、復雜模型處理、多物理場耦合分析等核心技能
一、課程大綱及內容 這是《汽車NVH仿真必修課ANSYS Workbench新能源電機-減速器系統仿真18講》詳解剛度撓度過盈振動噪聲熱流固耦合仿真。本課程將帶您系統掌握ANSYS Workbench在電驅動系統仿真中的核心技術與高級應用。
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汽車約束系統仿真的實例教程
汽車行業不是很景氣，本人從事CAE仿真7年多，汽車約束系統仿真分析5年多，打算接一些約束系統仿真分析的工作，不知道有沒有需要的？
汽車約束系統參數設計，常以法規中高速碰撞工況下整車加速度波形為輸入，通過開展約束系統分析、試驗標定和優化，對關鍵零部件設計參數和ECU點火時刻進行標定，確保假人傷害滿足法規要求，假人得分滿足車輛星級開發策略要求。受限于制造工藝因素和真實碰撞場景的多樣化，真實的交通事故中，乘員傷害嚴重程度，與理想狀態存在偏差。
以往研究中，多采用標量法代理模型開展穩健性分析和優化。標量法代理模型無法對曲線進行預測，精度提升對設計試驗（DOE）樣本規模依賴較大，DOE樣本制作過程中軟硬件資源的巨大消耗，制約該技術在產品研發流程中的普及。
本文使用?？怂箍倒I軟件旗下ODYSSEE軟件，可以利用少量DOE樣本點構建高精度的降階模型(ROM)，從而加速了汽車約束系統魯棒性的分析和研究。
有限元模型構建
某乘用車駕駛員側約束系統模型如圖1所示，包含車身、轉向管柱、方向盤、地毯、儀表板、踏板、座椅、假人、氣囊、安全帶等總成。
圖1. 某乘用車駕駛員側約束系統模型
基于CNCAP管理規則（2021 版）中正面100%重疊剛性壁障碰撞物理試驗的車體加速度波形，對上述模型加載，提取碰撞仿真后假人頭、頸、胸、大腿、小腿各性能指標曲線庫作為輸出響應，指導約束系統關鍵零部件設計參數優化與標定。
設計試驗（DOE）
本文研究的設計變量為氣囊泄氣孔面積A，安全帶預緊時刻TTF-1和氣囊點爆時刻TTF-2。在ODYSSEE中通過拉丁超立方采樣方法進行DOE樣本點生成，并通過軟件特有算法提升樣本點在設計空間的均勻度。生成的25個DOE樣本點空間分布如圖2所示。
圖2. 25個DOE樣本點空間分布
機器學習模型搭建
基于上述DOE樣本點進行的碰撞仿真，采用機器學習模型構建設計變量與各個響應曲線的關系。
展開 簡化計算模型僅模擬仿真假人、安全、正面安全氣囊、方向盤系統、座椅系統、儀表板、前地板以及碰撞中可能接觸到假人的所有部件?？焖賹?em>約束系統進行優化分析，常用于開發過程中對約束系統的匹配優化。完全計算模型則將假人及相關約束系統放入整車有限元模型中進行仿真計算。常用于整車結構和約束系統方案結束后的演算。本章使用的是一款已經經過驗證的駕駛室有限元模型。
該駕駛室有限元模型中包括座椅、安全帶、方向盤、安全氣囊。其中安全帶配備了預緊器、限力器和安全帶鎖止器。按照此轎車駕駛室各部分的尺寸、形狀、材料和連接建立該轎車的有限元模型，將LSTC 50th混 III 假人模型導入到此駕駛室有限元模型中，建立安全帶模型以及必要的接觸和連接，如圖3所示。本研究按照實際碰撞工況在仿真模擬中輸入臺車實驗獲得的碰撞波形如圖4所示。將50%男性混III假人放置到此有限元模型中進行56 km/h 的臺車實驗，監控安全帶、氣囊受力情況。
圖3 乘員約束系統
圖4 碰撞波形
安全帶受力情況如下圖所示，安全帶在碰撞發生的一瞬間，受到了很大的沖擊力，而后又驟然下降，說明該車型安全帶未做好應對突然沖擊的緩沖能力，還有繼續提升的空間。在安全帶受力驟然下降之后，由于人體胸部接觸安全帶，使安全帶受力繼續上升，直到汽車停止為止。
圖5 安全帶受力情況
安全氣囊受力情況如圖6所示，在40ms時刻，安全氣囊受力驟然上升，原因為安全氣囊受氣體爆炸產生外沖力使安全氣囊爆開。之后，由于乘員頭部接觸安全氣囊，使安全氣囊上的力逐漸增加。由安全氣囊受力曲線圖可知，安全氣囊爆炸效果良好，未在安全氣囊爆炸途中與乘員頭部接觸，對人體頭部產生更大的損傷。
圖6 安全氣囊受力情況
展開 采用MADYMO仿真分析軟件建立了某車型正面碰撞的駕駛員側約束系統仿真模型針對原始模型因假人碰撞轉向盤造成的計算結果的不連續性通過修正模型提高了乘員損傷值響應面的精度考慮了系統中存在的隨機性對安全氣囊和安全帶的主要參數進行了可靠性優化有效減小了正面剛性墻碰撞中假人的損傷值并使乘員約束系統滿足可靠性的設計要求
汽車正面碰撞中駕駛員側約束系統的可靠性優化.pdf
一、仿真背景
正面碰撞約束系統模型是參考滑臺試驗要求的滑車建立的，主要評價車內約束系統部件在發生碰撞時對乘員的保護效果，并通過對約束系統部件優化以使保護效果最大化，從而指導設計滿足設計目標和相應法規。為了減少計算時間和提高計算效率，只需包含在碰撞過程中會與乘員發生接觸的部件，和滑車一樣，這些部件主要包括白車身、儀表臺、轉向系統、座椅、氣囊和安全帶等。正面碰撞包括正面100%剛性壁障碰（以下簡稱FFR）和正面40%偏置可變形壁障碰（以下簡稱ODB），FFR 和ODB 建模思路一樣。
二、仿真工具
本文采用Oasys、HyperWorks 前后處理器和LS-DYNA V971 求解器。
三、模型簡介
剛化白車身，并把重心設置在B 柱一個加速度傳感器的布置位置，如左B 柱下端。首先，在對應白車身剛體下定義*PART_INERTIA，在其“DODEID”下定義重心位置或通過“XC、YC、ZC”定義重心坐標。然后，在“IRCS”選“1”為局部坐標系，并在“CID”下定義該局部坐標系。最后，在對應白車身剛體的材料*MAT_RIGID 下把“LCO”定義和“CID”一樣
四、仿真動畫（手機APP用戶要點擊圖片才能看到動畫哦）
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作者： Aliyah Mallak | Ansys市場傳播經理
編輯整理：張旭 | Ansys 高級應用工程師
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