所示为:
式中:为屈服应力;为有效塑性应变;心差分法的稳定性决定于时间长度,如果积分步长大于
则会发生计算不稳定,
速下降。其中为系统阻尼比,
其中板壳单元的最大稳定时间步长为:
L s为单元的特征长度,
1.4接触定义
通过罚函数因子来计算得到接触反力的大小,
止相关节点对面的穿透。
次数增加,甚至引起刚度矩阵病态的问题,
刚度不能过大,应该是逐渐增长的,
[5]。
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作者简介:张文韬(1995-),男,安徽铜陵人,为汽车设计理论。
图1前保险杠的网格模型
大的变化。本次分析计算最终求解时间为2.5h,碰撞时长为100ms,利用Hyperviews后处理软件得到图2在不同时间段内,保险杠横梁和吸能盒的变形状况。
图2不同时刻保险杠的形变量
由应力应变云图可知,在发生碰撞的瞬间,保险杠横梁产生了较大的塑性形变,同时,该材料的屈服应力极限不足以支撑吸能盒变形的局部应力,也消耗了碰撞所产生的巨大能量,降低了整车动能。这种情况下,对汽车翼子板、车灯、前机罩、白车身以及乘员安全都有较大的影响。所以,为了充分发挥保险杠系统的吸能效果,有必要对其部件的相关参数进行调整,提高保险杠系统的吸能效果和碰撞特性。
3优化及验证
本文针对汽车前保险杠的优化分析,目的在于保护其后面的汽车零部件如发动机、翼子板、机罩等不受损害,保护驾驶人员和乘员不受伤害。因此,在碰撞发生的过程中,应使吸能盒的压溃吸能尽可能多的吸收碰撞时所产生的能量,提高被动安全性能。
此次优化以保险杠横梁和吸能盒的壁厚作为优化参数,取横梁中下端第4154个节点相对于吸能盒末端即车从车体轻量化和吸能效果的综合考虑来看,选用case02中的壁厚参数最为合理。
4结语
①本文利用前处理软件ANSA和显式动力学分析软件LS-DYNA联合建模,通过Hyperviews后处理软件进行优化分析,得出最优化保险杠壁厚参数,既提高了吸能盒的吸能效果,又保证了整车体的轻量化,缩短了设计周期,减小了实验次数,为以后整车碰撞分析提供了重要的参考价值;②首次采用ANSA前处理软件进行建模工作,在网格划分,建立接触等方面的优越性要强于传统建模软件,但在分析后的结果处理方面有明显不足;③在本次论文中提到的保险杠系统的改进中,只做了对原本数模参数的更改,并没有对数模本身进行修改,在实际的企业级项目中,需要与相关设计人员进行协调,达到更理想的效果。
参考文献:
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[2]白金泽.LS-DYNA3D理论基础与实例分析[M].北京:科学出版社,2005:50-51.
[3]胡远志.基于LS-DYNA和Hyperworks的汽车安全仿真与分析[M].北京:清华大学出版社,2011:15-16.
汽车保险杠材料
[4]田雨蒙.全铝车身电动汽车正面碰撞耐撞性分析及结构优
图3X方向的位移-时间曲线
图4三种方案的吸能曲线