碰撞失效模擬的案例
【論文解讀】汽車一維焊點失效模擬-碰撞安全
應用案例
在某車型車身總成碰撞試驗中， 前地板與門檻結合處出現 5 個焊點開裂， 如圖8 ， 通過本文的焊點試驗方法， 建立一維焊點模型， 多層焊分解成多個兩層焊點連接， 通過力學試驗標定了附近不同板厚、材料的零件之間焊點的參數， 開裂處焊 點 極 限 拉 伸 和 剪 切 力 分 別 為 8． 2 kN 和14． 4 kN，應用到碰撞仿真中， Pam － Crash 計算結果如圖 8( 中) ， 焊點開裂情況和試驗一致。對焊點的數量進行優化， 增加了 5 個焊點后， 如圖 8( 右) ，仿真結果顯示碰撞后結構保持完整， 能夠滿足碰撞安全要求。焊點失效參數數據庫建設到一定規模后， 即可在整車范圍的焊點模型使用經過試驗標定的失效參數，在開發過程中不斷優化存在碰撞失效風險的焊點，模型的精確性能夠得到保證。
本論文研究了在轎車有限元碰撞仿真中準確模擬焊點失效的方法。對點焊樣件進行拉伸和剪切力學實驗，建立了試驗的一維焊點有限元模型和相應的失效模型，使用數值優化等方法，對焊點失效模型的參數進行了校核標定，使仿真中焊點的受力和失效后吸收的能量與試驗的偏差最小。應用此方法在仿真中再現并解決了某次碰撞試驗中出現的焊點開裂問題。提出了建立車身焊點失效參數數據庫的設想。
[1]連志斌,劉雍.基于試驗標定的轎車碰撞焊點失效模擬方法研究[J].上海汽車,2015(06):50-53.
大家好，為了更好地提升自己，幫助自己對最新研究進行整理和復盤，本人在學習相關文獻時會進行相關總結和分享，希望對大家有所幫助和啟發，有問題請及時反饋和聯系，謝謝！
展開 汽車碰撞中低壓線束的失效評價方法研究
目前業界對汽車電路系統的碰撞保護研究多集中在油電混合動力或純電動車輛的高壓電路系統上，并且將其分為高壓元器件和高壓線束進行研究，高壓元器件的碰撞損傷評價主要以元器件外殼是否超過其所用材料斷裂應變來判斷，而高壓線束的失效風險評價大多以其是否會受到明顯擠壓進行主觀判定，并無較為明確的量化評價指標。接桂利、朱西產團隊用CAE 分析的方法對高壓元器件和高壓線束進行碰撞評價，其中高壓線束采用四面體實體單元建模，以是否被擠壓進行風險判斷[4]；曾澤江對高壓線束采用六面體+四面體實體單元的方式進行了精細化建模，同樣采用是否有擠壓或剪切風險進行風險判斷[5]。這些研究對車輛上大量使用的低壓線束并未過多涉及，并且僅是按照碰撞過程中是否有擠壓或剪切風險進行定性判定，而這些低壓線束不僅在功能上與高壓模塊及高壓線束強相關，而且其失效往往同樣會引起較大的安全事故，需要引起足夠的重視。
低壓線束在整車碰撞工況中的失效情況包括切割和擠壓2 類。切割失效主要是零件銳邊與線束的點面接觸或線面接觸導致線束被割破，甚至割斷；擠壓失效主要是零件沿碰撞方向對線束進行擠壓，導致線束絕緣皮破損，金屬導線部分露出[6]。切割風險主要通過前期布置設計規避，本文重點研究線束在碰撞擠壓時可承受的擠壓失效極限，以期獲得相應的設計評價指標。
展開 超高強鋼材料碰撞失效行為仿真預測技術研究
摘 要：為了提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為仿真預測精度，對比分析了主流求解器LS＿DYNA中GISSMO等6種典型失效模型的原理，并針對GISSMO失效模型中影響整車碰撞失效仿真精度最為關鍵的參數材料斷裂極限應變及網格尺寸修正特性設置方法進行了研究。斷裂極限應變標定過程中應變路徑存在非線性，需要采用加載歷程平均應力三軸度來進行描述；默認的網格修正設置方法難以兼顧不同應力狀態，采用自定義的網格尺寸修正設置方法可以有效提高典型應力狀態下不同網格尺寸模型仿真預測結果的一致性。
關鍵詞：超高強鋼;失效;GISSMO;
1 前言
節能與安全是汽車行業一直以來關注的兩大話題。近年來，實現汽車燃油經濟性目標，整車整備質量持續下降，車身輕量化重要性進一步凸顯；另一方面，行業安全法規也在持續加嚴，對車身結構強度提出了更高的要求[1]。超高強鋼材料兼具輕量化、性能與綜合應用成本優勢，近年來在汽車行業應用范圍不斷增加。隨著汽車行業安全法規不斷升級，超高強鋼結構件在汽車碰撞過程中需要吸收更大的能量；同時，隨著材料強度的上升，其韌性通常會有所下降[2]，因而導致車輛關鍵結構件在碰撞過程中開裂失效風險顯著增加，嚴重影響車輛被動安全性能。為此，汽車行業普遍采用有限元仿真分析方法來預測超高強鋼材料在碰撞工況下的失效行為[3,4,5,6,7]，為車輛結構與用材設計提供優化方向。
本研究介紹了目前超高強鋼材料碰撞失效行為預測領域的最新研究進展，并針對目前常用的網格尺寸縮放問題進行了研究，可以為提高超高強鋼材料在整車碰撞過程中的失效行為預測精度提供一定的參考。
2 失效模型選擇
對于超高強鋼等金屬材料而言，韌性斷裂是其最主要的失效形式，采用基于應變的失效模型可以更好地預測其失效行為。
展開 LS-DYNA定義材料失效在碰撞分析中的應用
沖擊速度設置：
重力設置：
（1）定義重力曲線
（2）重力加載
碰撞接觸設置
邊界約束：圖示處固定約束
結束時間設置：
結果:
結果分析
本案例通過定義合適的失效應變，對失效單元進行刪除。
使用該方法時，需要注意兩點，一是模型中開裂破壞的部分必須劃分較密的網格，否則大量單元失效將導致計算結果較大的誤差；二是選取適當的失效判定依據和閾值，算法可以通過定義失效應變閾值控制單元失效，閾值太小，單元過早刪除，或閾值太大，單元發生了不切實際的大變形，均會導致結果產生較大的誤差。因此，計算中應當根據計算結果和試驗結果的對照來確定閾值。
另外在動力沖擊計算中，很容易產生負體積。現就一些關于負體積的經驗進行分享：
LS-DYNA出現負體積的原因
網格品質：單元長寬比較大時，一旦受力，短邊容易出現負體積。
材料模型，所選材料模型不合適，受力后形成沖擊，引起很大變形容易引起負體積。例如MAT_001。
模型設定：若給予很大的沖擊設定，或者摩擦系數沒有設定好。
LS-DYNA出現負體積的解決辦法
網格品質：檢查網格，找出長寬比較大的單元進行修改或者合并單元。
材料模型：修改模型參數或者更換其他材料模型。
模型設定：檢查并修改*CONTACT里面的摩擦系數或者SF（Scale Factor）。另外一些較薄的零件如果沒有緩沖作用，僅作粘接使用，那么可以直接刪除此零件，用*TIEBREAK_CONTACT將兩邊所要粘接的零件tie在一起。
展開 
【論文解讀】焊點力學模型失效參數獲取試驗-碰撞安全
在整車碰撞模型中進行焊點失效預測，并通過與實車碰撞結果的對比，表明該方法能準確預測出實車碰撞中的焊點失效情況，對整車碰撞安全設計具有指導意義。
[1]季鈺榮,孫曉嶼.整車焊點失效預測的研究及應用[J].汽車工程,2019,41(02):219-224.
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鍛模的失效及模擬分析
鍛模的失效及模擬分析（二）
鍛模的失效及模擬分析（二）.pdf
鍛模的失效及模擬分析（一）.pdf
DEFORM 3D裂紋失效模擬 ￥9.99
裂紋失效是材料加工中非常常見的缺陷之一，DEFORM提供了多個斷裂準則來模擬斷裂過程。
在deform中斷裂模型有兩種處理方式，單元刪除（Element Deletion）和連續損傷軟化（Continuum Damage Softening）
要想通過DEFORM 3D來實現裂紋失效模擬，需進行以下設置。
Abaqus狗骨頭拉伸斷裂失效模擬 ￥30
下面是視頻中的工程文件inp，大家可以下載一下供大家參考學習
BGA焊點的失效分析及熱應力模擬
本論文采用立體顯微鏡檢查、ｘ—ｒａｙ檢查、金相切片分析、ＳＥＭ、ＥＤＸ等方法詳細分析了失效ＢＧＡ焊點的微結構、裂紋情況、金屬間化合物、及空洞對可靠性的影響，得出引起焊點失效的主要原因。在此基礎上，采用ＡＮＳＹＳ有限元軟件，模擬分析了熱載荷作用下ＣＢＧＡ焊點的三維應力應變行為。研究了影響焊點（鼓形、柱形）熱應力應變分布的幾個因素（半徑、高度、間距），為在實際焊接過程中，對從焊點形態的角度控制焊點質量提供了理論依據。同時還研究了兩種典型無鉛焊球（Ｓｎ９５．５／Ａ９３．８／Ｃｕ０．７，Ｓｎ９６．５／Ａ９３．５）與含鉛焊料（Ｓｎ／３７Ｐｂ）的熱應力應變分布，并對結果作了分析比較。得出Ｓｎ９５．５／Ａ９３．８／Ｃｕ０．７焊點的ｖｏｎｍｉｓｅｓ等效應力應變最大值小于Ｓｎ９６．５／Ａ９３．５焊點與Ｓｎ／３７Ｐｂ焊點，為電子焊料無鉛化材料體系的選擇提供了理論依據
BGA焊點的失效分析及熱應力模擬.pdf
展開 MADYMO 正面碰撞模擬
本章介紹MADYMO最著名的應用 － 正面碰撞模擬。經過三十年多年不斷更新完善，該模型匯集了十分豐富實用的建模方法，代表當今碰撞安全分析領域的最新技術和卓越的計算效率，為眾多MADYMO用戶提供了非常有參考價值的模板
MADYMO_正面碰撞模擬.pdf
對于機械碰撞除塵結構的模擬分析及結構調整 ￥10
機械碰撞結構的原理：
機械除塵是指利用物理力學原理（如重力、慣性、離心力、碰撞等）而非化學或電學手段分離氣體中固體顆粒物的技術。其核心在于通過機械力改變粉塵的運動軌跡，使其從氣流中脫離。以下為不同機械除塵的作用機制和粒徑要求：
原理
作用機制
典型設備
適用粒徑
重力沉降
粉塵因重力自然下落
沉降室
粗顆粒（>50μm）預處理
慣性分離
氣流急轉彎時粉塵因慣性撞向擋板
擋板除塵器
中顆粒（20~50μm）
離心分離
旋轉氣流中粉塵受離心力甩向壁面
旋風除塵器
細顆粒（5~20μm）主流技術
碰撞截留
粉塵直接撞擊濾材表面或被纖維攔截
布袋/濾筒除塵器
超細顆粒（<5μm）高效過濾
本次模擬實驗我們選擇慣性分離的原理，利用擋板除塵這種低阻特性，能否達到較高的除塵效率.
平板+平板（錯位平板）
1、結構：由一系列平行的平板以一定間距錯位排列組成，形成曲折的流道。
2、工作原理：氣流在流道中被迫多次改變方向（曲折前進）。在每一個拐角處，粉塵顆粒因慣性都有機會撞擊到下一塊平板的壁面上。這是一種多級、串聯的碰撞捕獲機制。
折板+平板（ V型板+平板）
1、結構：通常是在一塊平板的下游側安裝一個V型槽板（或稱人字板）。V型的開口迎向氣流。
2、工作原理：這是一個兩級、協同的捕獲機制：第一級 - 平板：部分大顆粒在平板上發生慣性碰撞。
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液滴碰撞三維數值模擬
fluent模擬液滴碰撞，液膜呈方形
Dyna中模擬材料失穩的GISSMO失效模型 ￥20
材料失穩時應變，損傷，應力三軸度急劇增加
損傷閥值DCRIT設定為1.0時計算結果如下：
材料不發生失穩時單元幾乎同時失效，有一定隨機性
材料不發生失穩時無法構建應力下降段
結果對比
當材料出現失穩時，塑性應變，損傷，應力三軸度在很短的時間內急劇增長，需在失穩時間內加密輸出頻率才能捕捉到峰值（損傷閥值0.5的例子在最小時間步長的輸出時間間隔內依然未捕捉到損傷為1的時刻點）。
Dyna中GISSMO和JC失效模型比較
JC失效模型無法模擬材料失穩過程，損傷計算只能是線性累積，失效應變與應力三軸度只能是單調的關系； GISSMO失效模型可以模擬材料失穩過程，損傷計算為非線性指數累積，失效應變與應力三軸度可以不是單調的關系。是一種更符合實際的失效模型。
展開 LS-DYNA模擬材料的隨機失效
材料左右/上下并非對稱結構
如果不是隨機失效，材料呈現1/4對稱
失效FEM模擬常見問題解答 II期
Qusetion:
數值方法，基于有限元的，常用的模擬斷裂有哪些方法及原理？
Answer：
工程上模擬斷裂，針對動態斷裂來講，基于有限元的方法最多。可以分為 自適應remeshing(最古老的方法)， 單元刪除法， 擴展有限元法，interelement法（cohesive 單元或接觸行為），其他（VCCT）。Remeshing就是不斷調整裂紋尖端網格密度,只有通過增加局部自由度，才能表征裂尖行為。
單元刪除法，原理是通過設定一定的失效準則，當單元達到準則時單元刪除。單元刪除法劣勢是不太準確，很依賴網格尺寸，模擬效果不好，除非特別對待。
擴展有限元，是目前世界上最流行的方法來處理動態斷裂，并且效果理想。對于裂紋來說，裂紋萌生模擬起來困難的，所以xfem中裂尖前端使用粘聚區模型來表征其萌生，這樣其萌生和起裂方向就和實驗比較吻合。這也是 xfem很大的創新之一。
其次使用水平集方法，來表征裂紋擴展路徑和裂尖。擴展有限元目前發展已經比較完善，很多問題得到解決，比如高階單元的使用，積分法則的優化，多場耦合，水裂壓力，模擬moving interface 等等很多很多。
擴展有限元還可以處理 孔洞 夾雜 界面 高應變梯度等不連續現象，而這些都必須借助于解析解，來獲得這些不連續問題的kinematics表征。
Interelement,顧名思義，就是在常規單元間加入特殊的單元，比如cohesive單元來表征裂紋萌生 擴展。有些類似單元刪除法。但沒有嚴格的物理意義。
Vcct就是虛擬裂紋閉合法，通過假設裂紋閉合所需的能量來解決這類問題。
其他的還有crystal fem。
8. Qusetion:
數學角度看，究竟什么是斷裂，什么是奇異性？
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