汽車約束系統仿真的案例
約束系統仿真分析，有沒有需要的？
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？
設計仿真 | 基于ODYSSEE 的機器學習方法在汽車約束系統魯棒性分析中的應用
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。
本文使用海克斯康工業軟件旗下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 汽車正面碰撞中駕駛員側約束系統的可靠性優化
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
乘員約束系統碰撞仿真
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。快速對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 
乘用車約束系統CAE仿真
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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展開 代做安全結構 行人保護 約束系統和零部件仿真
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新能源/電動汽車續航里程仿真--Amesim整車系統仿真
AMESim為多學科領域復雜系統建模仿真平臺。用戶可以在這個單一平臺上建立復雜的多學科領域的系統模型，并在此基礎上進行仿真計算和深入分析，也可以在這個平臺上研究任何元件或系統的穩態和動態性能。例如在燃油噴射、制動系統、動力傳動、液壓系統、機電系統和冷卻系統中的應用。面向工程應用的定位使得AMESim成為在汽車、液壓和航天航空工業研發部門的理想選擇。工程設計師完全可以應用集成的一整套AMESim應用庫來設計一個系統，所有的這些來自不同物理領域的模型都是經過嚴格的測試和實驗驗證的。
AMESim使得工程師迅速達到建模仿真的最終目標：分析和優化工程師的設計，從而幫助用戶降低開發的成本和縮短開發的周期。
1、純電動汽車性能仿真分析之續駛里程仿真
本節將詳細介紹純電動汽車的動力性、經濟性建模分析過程。其中動力性分析的工況包括最大爬坡度、最高車速、30min最高車速；經濟性分析的工況包括續駛里程的仿真以及考慮安全控制單元的影響。
1) 模型搭建及各元件參數設置
一個典型純電動汽車的車輛模型包括電池、電機、駕駛員、VCU（整車控制器)和車輛負載幾部分。車輛負載模型和駕駛員模型需要的參數跟傳統燃油車模型完全相同。電池模型中需要輸入電池開路電壓和電池內阻的數表文件、電池的容量、電池初始SOC及電池包的串并聯個數。
電動汽車的續航里程模型如下圖所示。
其中電池模型和電機模型如下圖所示
2） 輸入工況設置
仿真續駛里程，首先設置循環的工況，這里設置NEDC，一直循環模式。
3） 續駛里程仿真
文章來源：新能源技術和仿真
展開 達索汽車官方直播｜汽車內外飾、底盤、結構仿真、電驅系統、動力總成
本次講座將分享SIMULIA Abaqus及相關產品在汽車內外飾塑料件、橡膠非線性仿真的應用和案例。
主講人
艾國慶（達索系統SIMULIA交通與運輸行業高級技術經理）
直播時間
2022年7月22日 14：00-15:00
二.底盤及傳動結構仿真解決方案和典型案例分享
底盤和傳動系統是汽車的重要組成部分，影響汽車幾乎所有性能，諸如操穩性、駕駛性、振動噪聲、燃油經濟性、空氣動力學性能等。底盤和傳動系統的結構組成、運行工況都十分復雜，涉及多個學科，且典型工況通常會具有較強的非線性特征。底盤和傳動系統仿真以結構仿真為基礎，同時涉及其他物理場。在仿真時，通常會根據所關注的性能選擇不同的仿真方案和工具組合。例如在結構分析時，通常會使用非線性有限元軟件評估底盤件的剛度/強度；疲勞仿真預測關鍵部件的疲勞性能；多體動力學研究懸架特性及其對整車操穩、駕駛性的影響。對于涉及其他物理場的情況，結構仿真+聲學仿真可以用于研究傳動系統、輪胎產生的噪聲問題?？梢钥吹?，對于這些問題的仿真，需要以強大的結構分析能力為基礎，結合完備的多學科仿真手段。目前主機廠或供應商都在不斷完善自身仿真能力，通過各種技術手段，提高產品開發階段仿真的使用廣度、深度和效率。
直播簡介
達索系統SIMULIA提供完整的仿真解決方案涵蓋結構、疲勞、多體動力學、振動噪聲、流體動力學、電磁仿真等多個學科，并通過設計仿真平臺將各個仿真工具無縫集成于研發體系。能夠為底盤和傳動系統仿真提供完整的解決方案。
本次講座將介紹達索系統SIMULIA針對底盤和傳動結構仿真解決方案和典型案例。
展開 基于STAR-CCM+汽車除霜系統CFD仿真分析與優化
表3 除霜模式各風管流量分配
參考文獻
[1] 全國汽車標準化技術委員會.GB11555—2009《汽車風窗玻璃除霜系統的性能要求及試驗方法》.北京：中國標準出版社，2009.
[2] 全國汽車標準化技術委員會.GB11562-1994《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》.北京：中國標準出版社，2004.
[3] 周安勇，王樹桂.汽車除霜的計算流體力學仿真[J]，汽車技術.
文章來源：重型汽車
純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
本文以某純電動汽車作為研究對象，依據整車設計目標對其動力總成系統進行選型匹配，并利用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立及仿真分析，驗證選型匹配方案的合理性。
1 動力總成系統選型匹配計算
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
1.1 驅動電機選型計算
1.1.1最高轉速及基速
最高車速可由以下公式計算得出：
（1）
圖1 純電動汽車動力總成系統結構簡圖
可得到電機的最高轉速為nmax=2274.04r/min；電動機的最高轉速與額定轉速的關系可用擴大恒功率區系數β來表示，根據關系式可得電機的基速n0：
（2）
因此，取最高轉速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動汽車整車參數
表2 整車性能指標
1.1.2功率匹配
對于驅動系統峰值功率需求主要考量最高車速、某一車速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時分別對應的峰值功率需求。
展開 電動汽車電機總成懸置系統仿真分析及優化
摘要
：為了對電動汽車電機懸置系統的固有特性進行分析，利用 ＡＤＡＭＳ 建立電機懸置系統六自由度仿真模型，計算電機總成懸置系統的固有頻率和能量解耦率，得出懸置系統各階固有頻率均大于內燃機汽車，且繞電機軸線方向振動的固有頻率遠大于內燃機汽車，整車豎直方向和俯仰方向存在嚴重的振動耦合。通過改變電機的懸置位置和剛度對電機懸置系統進行仿真優化。優化結果表明：通過改變電機的懸置位置和剛度，可以使懸置系統的固有頻率分布更加合理，能量解耦率得到提高。
關鍵詞
：電動汽車；電機懸置系統；ＡＤＡＭＳ；仿真
全球能源危機、環境污染問題日益嚴重，純電動汽車作為新能源汽車的一個重要方向，符合國家節能環保的發展趨勢，國內諸多汽車制造廠和研究機構對電動汽車進行了深入研究［１］
。電動汽車與傳統內燃機汽車的振動噪聲源差別較大。傳統內燃機汽車的噪聲主要來源于發動機噪聲、進排氣噪聲、散熱風扇噪聲、傳動系統噪聲、路面輪胎噪聲、車身振動噪聲和風噪聲［２］。電動汽車由于沒有發動機噪聲和進排氣噪聲這兩大主要噪聲，其噪聲比內燃機汽車噪聲在一般工況下減小很多［３］，但由于電動汽車驅動電機的特殊性，在加速時電機會產生轉矩波動，并且瞬時轉矩沖擊較大［４-６］，這些振動和沖擊會傳給車架，引起
車內振動噪聲和部件的疲勞破壞，此時噪聲比內燃機汽車噪聲要大。
牽引電機通過懸置系統安裝在汽車車架上，懸置系統支撐電機的重量，對動力總成與車架間的振動起雙向隔離作用［７-９］。驅動電機在工作過程中，在懸置系統某一個自由度方向作用變化的激振力，并引起該方向的振動時，導致其他自由度方向的振動，出現耦合振動。由于耦合振動擴大了振動頻率的范圍，為了達到相同程度的隔離效果，懸置必須要更軟，從而使得穩定性降低。因此，需要對懸置系統進行解耦優化。
展開 
汽車轉向及懸架系統運動仿真
Adams建立整車底盤剛體動力學仿真模型，對轉向系統和懸架系統進行建模，根據硬點坐標設置相應的運動副。整車質心位置，設置整車質量和轉動慣量。
底盤部件
運動副
轉向管柱
轉動副
十字軸萬向節
虎克鉸
轉向器齒輪齒條
轉動副+滑動副（設置傳動比）
拉桿兩端球頭
球鉸
轉向節及擺臂球頭
球鉸
減震器
帶阻尼的彈簧
原地轉向仿真
車速為零，左右轉動方向盤至極限位置，然后回正，模擬原地轉向過程，輸出轉向器齒條力變化曲線。（齒條力等于左右拉桿力之和）
車速10km/h動態轉向仿真
車速10km/h，左右轉動方向盤至極限位置，然后回正，模擬行駛過程中的動態轉向過程。
顛簸路面剛柔耦合仿真
顛簸路面行駛仿真模擬時，將懸架系統下擺臂替換為柔性件，可以分析路面沖擊對零件產生的應力。
展開 純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
本文以某純電動汽車作為研究對象，依據整車設計目標對其動力總成系統進行選型匹配，并利用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立及仿真分析，驗證選型匹配方案的合理性。
1 動力總成系統選型匹配計算
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
1.1 驅動電機選型計算
1.1.1最高轉速及基速
最高車速可由以下公式計算得出：
（1）
圖1 純電動汽車動力總成系統結構簡圖
可得到電機的最高轉速為nmax=2274.04r/min；電動機的最高轉速與額定轉速的關系可用擴大恒功率區系數β來表示，根據關系式可得電機的基速n0：
（2）
因此，取最高轉速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動汽車整車參數
表2 整車性能指標
1.1.2功率匹配
對于驅動系統峰值功率需求主要考量最高車速、某一車速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時分別對應的峰值功率需求。
展開 汽車系統動力學及仿真
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汽車系統動力學及仿真.part1.rar
汽車系統動力學及仿真.part2.rar
電動汽車真空助力制動系統仿真研究
國內對汽車真空助力制動系統進行了較多研究[1-3]。本文搭建了真空泵+真空罐+助力器系統模型，研究踏板行程對真空度消耗的關系，研究不同真空度條件下助力器的輸出性能關系，仿真制動系統制動力輸出曲線，評價真空泵抽速、啟停真空度、真空罐大小是否匹配助力器。
