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CAE汽车的碰撞安全性仿真分析

作者:管理员    发布于:2015-08-19 07:16:02    文字:【】【】【
摘要:汽车的碰撞安全性是汽车设计开发过程中必不可少的环节,车身结构是碰撞安全的基础,设计出具有良好碰撞吸能性能的安全车身是汽车设计的一个主要目标。所以我们就对汽车进行了瞬态动力学CAE解决方案模拟测试,汽车的碰撞安全性能最终要经过实车的碰撞试验来检验,但实车试验成本高昂,在设计过程中不可能为验证某一设计的合理性而反复试验。CAE仿真分析因其可重复性、低费用、方便性等优点成为检验某一设计是否合理的有效方法。


  由于CAE分析已成为设计中的一项不可或缺的流程,几乎每一款车型都要进行碰撞安全CAE仿真分析,也积累了丰富的标杆车和设计车分析经验和数据,完全可以根据不同需求设计出合理的安全车身结构,满足法规及C-NCAP要求。以下从最常见的几个碰撞性能分析项介绍汽车碰撞安全CAE仿真分析的主要内容。

正面刚性墙碰撞分析

  正面刚性墙碰撞分析

    根据法规和C-NCAP要求,在正面刚性墙碰撞中,汽车以50km/h的速度正面垂直撞击刚性墙。车身主要的吸能结构为前保险杠、吸能盒、左右前纵梁等前舱结构,因此,前纵梁上各支架(如纵梁上蓄电池支架、发动机悬置支架等)的布置对碰撞过程中纵梁的吸能弯折型式有很大影响。由于正面碰撞侧重对约束系统的考察,这就要求车身结构,特别是乘员舱的结构既要设计得比较刚强,保证乘员生存空间的完整性,又要合理的分散碰撞能量,降低传递到乘员舱的力。利用CAE仿真分析方法,不仅可以输出碰撞过程中B柱、中央通道的加速度,前围板、踏板、方向盘的侵入量,门框变形量及各主要力传递路径结构的截面力等信息,还可以根据分析结果快速地修改主要吸能结构的材料、料厚及特征等,达到优化的目的。

  40%偏置碰撞分析

    40%偏置碰撞与正面刚性墙碰撞最大的区别是偏置碰撞中只有一侧的纵梁结果参与变形吸能,因此,偏置碰撞更多的是对车身结构刚强程度的考察,碰撞力必须很快地通过A柱、门槛梁、车门腰线、地板、中央通道等传递分散,设计中不仅要综合考虑正面刚性墙碰撞的分析结果,还需重点关注A柱、门框及上边梁等结构的变形特点。随着新版C-NCAP偏置碰撞速度的由原来的56km/h提高到64km/h,对偏置碰撞的设计提出了更高的要求。利用CAE仿真分析方法,仅需要将分析模型的速度提高,相应地对比原设计车在56km/h下的结果,即可知道设计车在64公里下的碰撞性能,并作相应的设计优化。

  侧面碰撞分析

    侧面碰撞中,重950KG的可变形移动壁障以50km/h的速度垂直车身驾驶员侧。众所周知,车身侧面离车身乘员距离很近,碰撞过程中没有足够的长度缓冲吸能。因此,为保证在侧面碰撞中减少侧面变形对乘员的伤害,降低侵入速度,侧面结构中的B柱、门槛梁、门防撞杆、地板横梁、顶盖横梁等是主要的设计加强部位,一般这些部位都采用高强度或者超高强度钢材料,以保证侧面撞击乘员的生存空间,分析中常以驾驶员侧B柱和门内板的侵入量及侵入速度考察侧面结构的耐撞性。

  后碰撞分析

    后碰撞主要考察后碰追尾过程中燃油系统的完整性,虽然该分析并不属于C-NCAP考察项,但是属于国标强制性法规,故也属于常规分析项目。后碰撞分析中重1100KG的移动壁障以50km/h的速度垂直撞击汽车后部,可判断油箱系统的完整性,考察是否有尖锐物接触或刺破油箱及燃油管路的风险,还可以考察后纵梁、吸能盒、后地板、备胎坑等部位的变形情况,优化这些部位的设计。

  行人保护

    虽然在新版C-NCAP中行人保护暂不作为实验要求,但是随着汽车事故中车外行人的安全越来越受关注,未来会出台相应的强制性法规要求和NCAP评价。由于行人保护设计与汽车的造型设计和前机舱的总布置密切相关,因此在开发新车型时就要求在造型设计前期行人保护分析就开始介入,以保证造型的同时满足行人保护的要求。目前行人保护分析主要根据GTR法规进行分析。包括有成人头部、儿童头部、大腿、小腿等。

  其它分析项目

    碰撞分析中还有一些不常见分析内容,如前后保的低速碰撞分析,主要考察前后保的维修性能及成本;大中型客车的侧翻碰撞分析;商用车的驾驶室摆锤分析等,主要是根据车型及客户要求的不同而进行相应分析。
 
 
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