某轿车侧面碰撞的有限元分析

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摘 要：通过有限元法分析了某轿车侧面碰撞的安全性能，衡量了轿车侧面碰撞时的吸能特性。在LS-DYNA软件中建立了某轿车的有限元模型，模拟碰撞时参考了C-NCAP侧面碰撞法规。最终对该轿车侧面碰撞安全性能进行有限元模拟分析，为进一步的优化和改良提出了建议。

关键词：侧面碰撞 有限元方法 抗侧碰性能

中图分类号：U463.834 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0071-02

汽车碰撞试验是研究汽车安全性最准确可靠的方法，但是由于真实碰撞的过程比较复杂，试验费用较高。所以通过计算机仿真来分析汽车碰撞，取代碰撞试验，已经成为研究汽车安全性的新趋势[1]。

在汽车被动安全的研究领域里，应用比较广泛的理论和计算方法是在20世纪70年代由美国LawrenceLibermore国家重点实验室提出的CAE有限元分析理论。

本文将利用LS-DYNA软件，对某轿车的侧面碰撞进行模拟仿真计算，分析结果，对汽车安全性予以评价，为进一步的车身改良提出参考意见。

1 C-NCAP碰撞试验方法

1.1 侧撞实验条件

1.2 侧撞试验的评价指标

2 仿真模型的建立

2.1 整车有限元模型的建立

利用Hypermesh软件在已建立的有限元模型上进行有限元网格划分。为便于求解计算，模型右侧车门已略去，换成4根梁代替。对于一些刚性较大、碰撞过程中几乎不变形吸能的零件，如发动机、变速箱、转向器等部分也予以省略，计算碰撞时由mass单元取其配重。以10 mm为网格尺寸的基准，为保证求解速度，最小单元尺寸不小于3 mm，建立的车体有限元模型大约有60万个单元。

2.2 移动壁有限元模型的建立

2.3 k文件的建立

3 结果计算

（1）各点的侵入速度均小于目标值7.5 m/s，满足设计要求。

（2）除门槛处侵入量小于目标值以外，其它各部位侵入量都大于目标值，未满足设计要求。

4 结论

由以上计算结果可知，该轿车碰撞时会导致驾驶者生存空间不足，外界侵入速度过快，存在安全隐患。因此建议更改防撞杆结构并强化B柱结构。

本文采用LS-DYNA软件，按照C-NCAP侧面碰撞法规建立了某轿车侧碰模型，进行了CAE仿真计算，最终提出了该车型结构优化改进建议。该试验车型B柱强度不够，导致侵入量过大，驾驶者生存空间不足。建议增加侧面防撞杆强度，更改B柱结构及强度。

参考文献

[1] 杜子学，彭丽芳.汽车侧面碰撞的计算机仿真分析[J].北京汽车，2009（1）：19-22.

[2] 中国汽车技术研究中心.C-NCAP管理规则[M].天津：中国汽车技术研究中心，2006：83-85.

[3] GB20071.中华人民共和国国家标准.汽车侧面碰撞的乘员保护[S]，2006.

[4] 张君媛，王海，马迅.轿车侧面抗撞性简化参数化模型的建立及应用[J].吉林大学学报：工学版，2009（3）：300-304

[5] 张维刚，钟志华，赵幼平，等.计算机仿真技术在汽车正碰安全性能改进中的应用研究[J].机械工程学报，2002，3.

[6] 郝琪，曹淑安，吴胜军.轿车侧门防撞杆对车门侧碰性能影响的数值模拟研究[M].2008.

[7] 刘吉明，雷刚，廖林清.车门静态刚度的有限元分析[M].2008（9）.