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基于LS-DYNA应用约束系统仿真技术研究

2017/6/5    来源:互联网    作者:洪求才  刘卫国  周大永  冯擎峰      
关键字:约束系统  有限元  台车试验  
本文基于LS-DYNA应用进行约束系统仿真技术研究,利用有限元方法模拟车身、仪表板横梁、座椅、管柱、方向盘、气囊、预紧器、卷轴器、安全带等系统,进行台车试验工况下约束系统仿真分析。

    1.6 气囊

    多种软件可以进行气囊折叠,例如PRIMER、LS_PREPOST、VPG等,前碰气囊折叠模型如图12所示。气囊织物材料定义*MAT_FABRIC。气囊采用*AIRBAG_HYBIRD_JEITING定义气体发生器质量流曲线、温度曲线、泄气孔泄气特性曲线、气囊织物泄气特性曲线及气体充气喷射角度等,亦可采用 *AIRBAG_WANG_NEFSKE关键字定义气囊展开特性,则需赋予CV、CP参数。*AIRBAG_REFERENCE_GEOME- TRY定义气囊正常展开方式。气囊展开时刻可以采 用*CONSTRAINED_NODE_SET定义时间失效形式,或者气囊未展开之前转换成刚体,气囊触发展开时刚体重新转换成柔性体处理*DEF0RMA_HON—TO—RIGID。

    1.7 有限元假人

    前碰约束系统采用基于试验的HYBRID III 50th男性假人对应的柔性仿真有限元假人,如图13所示。柔性有限元假人重量75kg,具备头部加速度传感器单元、颈部力传感器单元、胸部加速度传感器单元及胸部肋骨压缩BEAM输出单元等。按照座椅R点对假人进行定位,按照车身布置数据调整假人姿态,包括假人脚步与踏板位置、假人手与方向盘位置、头部到顶棚距离以及胸部到方向盘距离等。

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    图12 气嚢折叠模型

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    图13 假人DUMMY模型

    1.8 接触定义、加载及约束边界条件

    台车试验仿真模型主要接触分为车身焊点接触、车身自接触、气囊自接触、假人模块自身接触、假人与安全带接触、假人与车身接触、假人与座椅接触及假人与气囊接触等,接触类型主要有^CON¬TACT—AUTOMATIC—SURFACE—TO—SURFACE 、*C0N-TACT_AUT0MATIC_N0DE_T0_SURFACE,*C0NTACT_AU- 2.2 TOMATIC_SINGLE_SURFACE。下车体与台架主要固定点位置刚体处理,并约束刚体Y向、Z向平动及X、Y、Z转动。整个模型设置重力场关键字 *L0AD_B0DY_Z,模型所有NODE节点加载*INI- TIAL_VEL0CnY定义初始速度13. 889m/s,下车体与台架主要固定点位置的刚体单元定义台车加载减速度曲线 *B0UNDARY_PRESCRIBED_M0- TI0N_RIGID,减速度曲线如图14所示。

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    图14 车体加速度曲线

    2 仿真结果

    2.1 假人运动姿态及气囊展开(见图15)

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    2.2 运动特性曲线(见图16-图18)

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    2.3 假人伤害值指标(见图19-图22)

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    3 结论

    本文以约束系统台车试验有限元仿真为基础,研究预紧限力式安全带及前碰驾驶员气囊模拟方式,分析假人运动特性、气囊展开特性及安全带预紧限力特性,从有限元原理角度来说,基于LS-DYNA应用台车约束系统仿真能更为准确反映系统的力学及运动特性。在约束系统匹配及台车试验验证开 发阶段,能够利用有限元手段较为准确的进行安全 性能开发。

    后续工作需要对各个系统分别进行仿真与试验对标,例如转向管柱压溃试验、气囊动态冲击试验、汽车座椅下潜试验及安全带织带拉伸试验等,保证各个系统仿真模型准确性,再进行滑台试验对标及优化,保证最终的台车试验工况仿真模型的仿 精度,为整车碰撞仿真模型假人伤害进行有效评 估提供基础条件。

责任编辑:张纯子
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