CAE仿真技術(shù)在汽車碰撞模擬中的分析與應用

 作為最常用的交通工具，私家汽車給人們帶來了便利，讓人們更充分的享受生活。隨著全世界汽車數(shù)量的迅速增加，汽車質(zhì)量、駕駛技術(shù)問題及道路狀況等多種因素合力作用結(jié)果，汽車交通事故已成為嚴重問題。

 面對這個嚴重的問題，各國的工程技術(shù)人員都在不遺余力的提高汽車的安全性能。各國政府相應的制定了碰撞安全性能標準，具有代表性的有美國的FMVSS汽車碰撞安全法則、歐洲的ECE和EEC汽車碰撞安全法則。目前最為人關(guān)注的碰撞試驗為NCAP（NewCarAssessmentProgram）。

 早期的被動安全性研究主要是通過大量的試驗來進行，采用同樣的碰撞過程反復進行，收集數(shù)據(jù)。這樣的試驗方法需要相當長的時間。發(fā)達國家每次汽車安全性能的試驗都需要手工打造幾十輛新車，人力、物力、財力都需要很大的消耗。

 伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，有限元計算分析方法被運用到汽車的碰撞模擬仿真中，通過CAE碰撞仿真分析對汽車安全性加以驗證，極大地降低了汽車的設計成本和研發(fā)周期，并且獲得更為精確的數(shù)據(jù)對汽車結(jié)構(gòu)進行下一步優(yōu)化。

 在汽車碰撞仿真分析中，元王技術(shù)主要從最常見的幾個碰撞性能分析項開開展汽車碰撞安全CAE仿真分析。

 正面剛性墻碰撞分析

 根據(jù)法規(guī)和C-NCAP要求，在正面剛性墻碰撞中，汽車以50km/h的速度正面垂直撞擊剛性墻。

 利用CAE仿真分析方法，不僅可以輸出碰撞過程中B柱、中央通道的加速度，前圍板、踏板、方向盤的侵入量，門框變形量及各主要力傳遞路徑結(jié)構(gòu)的截面力等信息，還可以根據(jù)分析結(jié)果快速地修改主要吸能結(jié)構(gòu)的材料、料厚及特征等，達到優(yōu)化的目的。

 40%偏置碰撞分析

 40%偏置碰撞與正面剛性墻碰撞最大的區(qū)別是偏置碰撞中只有一側(cè)的縱梁結(jié)果參與變形吸能，隨著新版C-NCAP偏置碰撞速度的由原來的56km/h提高到64km/h，對偏置碰撞的設計提出了更高的要求。

利用CAE仿真分析方法，僅需要將分析模型的速度提高，相應地對比原設計車在56km/h下的結(jié)果，即可知道設計車在64公里下的碰撞性能，并作相應的設計優(yōu)化。

 側(cè)面碰撞分析

 側(cè)面碰撞中，重950KG的可變形移動壁障以50km/h的速度垂直車身駕駛員側(cè)。眾所周知，車身側(cè)面離車身乘員距離很近，碰撞過程中沒有足夠的長度緩沖吸能。

 分析中常以駕駛員側(cè)B柱和門內(nèi)板的侵入量及侵入速度考察側(cè)面結(jié)構(gòu)的耐撞性。

 后碰撞分析

 后碰撞主要考察后碰追尾過程中燃油系統(tǒng)的完整性，后碰撞分析中重1100KG的移動壁障以50km/h的速度垂直撞擊汽車后部，可判斷油箱系統(tǒng)的完整性，考察是否有尖銳物接觸或刺破油箱及燃油管路的風險，還可以考察后縱梁、吸能盒、后地板、備胎坑等部位的變形情況，優(yōu)化這些部位的設計。

 行人保護

 在開發(fā)新車型時就要求在造型設計前期行人保護分析就開始介入，以保證造型的同時滿足行人保護的要求。目前行人保護分析主要根據(jù)GTR法規(guī)進行分析。包括有成人頭部、兒童頭部、大腿、小腿等。

 其它分析項目

 碰撞分析中還有一些不常見分析內(nèi)容，如前后保的低速碰撞分析，主要考察前后保的維修性能及成本；大中型客車的側(cè)翻碰撞分析；商用車的駕駛室擺錘分析等，主要是根據(jù)車型及客戶要求的不同而進行相應分析。

 在汽車碰撞發(fā)生的極短時間內(nèi)，車身發(fā)生巨大的形變。通過有限元方法將整車按區(qū)域進行建模。并且將建立的整車有限元模型進行整車偏置碰撞的模擬仿真，模擬了碰撞過程后車身的變形結(jié)果，得到了碰撞過程中模型的能量與速度變化曲線。從而直觀地掌握了汽車在碰撞過程中能量等參數(shù)的變化情況。

 在多年CAE仿真汽車行業(yè)項目中，有限元科技將有限元方法運用在汽車碰撞問題的分析中，對客戶在汽車結(jié)構(gòu)安全性的改進提供著可靠的依據(jù)和參考。作為一家致力于為客戶提供一站式CAE整體解決方案的CAE技術(shù)服務公司，有限元科技先后為汽車、電子電器、風電等500多家企業(yè)提供CAE項目服務。如有業(yè)務的需要請聯(lián)系電話：13632683051，咨詢QQ：4006046636。

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