新型汽车缓冲器碰撞特性数值仿真研究及其在汽车安全性中的应用
Vol. 17 ：of， Voi.17No.S，2004.ng新型汽车减振器碰撞特性的数值模拟，徐庆新， 陶毅， 周海婷（上海交通大学振动、冲击与噪声国家重点实验室） 摘要 汽车碰撞缓冲器的研究与开发是汽车安全研究的重要组成部分。本文利用对称罚函数的接触算法和显式动力学分析有限元软件LS-DYNA，对汽车缓冲器在碰撞过程中的动态响应进行计算和模拟，以研究缓冲器的碰撞能量吸收特性。与汽车碰撞试验方法相比，计算机模拟具有重复性好、周期短、成本低等优点，该方法对实车碰撞试验具有实际指导意义和工程应用价值。关键词：汽车缓冲器;接触算法;LS-DYNA CLC 编号：TB535 汽车是现代社会最常用的交通工具，其材料由后续塑料材料制成模型。表 1 显示了具体的材料特性。随着汽车保有量的增加和汽车速度材料性能的不断提高，汽车的事故率大大增加，因此汽车安全性的研究变得越来越重要。本文来源于对新型机械储能车辆碰撞试验系统研制的研究，通过对各种类型的碰撞缓冲能量吸收装置进行对比，选择了采用冲击轴和剪切组冲击变形能量吸收装置的机械缓冲能量吸收装置，并通过数值模拟计算分析了其碰撞特性。与物理试验方法相比，计算机数值模拟方法具有重复性好、周期短、成本低等优点，具有实际工程应用价值。而且因为所有的工作都是由计算机完成的，所以模型的调整和修改非常方便，简单碰撞缓冲器的有限元模型如图 1 所示。通过调整有限元模型中的某些参数，可以改变试验条件，并可以分析不同类型的物体，从而便于在相似条件下进行数值试验的比较。 1 建立新型汽车缓冲器模型，针对一种新型汽车碰撞缓冲器，考察轴向瞬时冲击对其的影响，根据对称原理，将模型的四分之一部分作为分析对象，建立相应的三维有限元模型。缓冲器主要由直径分别为 55mm 和 45 的两个汽车缓冲器有限元模型组成 图 1 mm 的冲击轴、一系列剪切组和固定螺栓等，每个剪切组由 3 个剪切片组成，每个剪切片的厚度为 0.1 2 碰撞算法 mm 的基本理论。有限元模型使用 3D 显式实体元。考虑到冲击轴与剪切组之间可能发生塑性大变形，相互渗透，在汽车碰撞规律的研究中，结构变形问题解决了剪切组的材料失效，并且剪切截止，因此冲击轴材料的难点在于汽车碰撞过程的动态接触过程中的接触材料选择各向同性双线性随动硬化材料模型， 而剪切群和冲击载荷会影响碰撞过程，所以接到的接触问题如下：2004-04— 20万平方米数据在装卸的搬运中有其特点和方法：物流装卸的概念：物流搬运是指在某个区域内（通常指某个物流节点， 如车站、码头、仓库等，以改变货物的存储状态和位置作为活动的主要内容。
是伴随运输和储存的物流活动，是连接运输、储存、包装、流通加工、配送等物流活动的中间环节。在整个物流活动中，如果强调仓储状态的变化，一般会用“装卸”这个词;当强调空间位置的变化时，经常使用“携带”一词。装卸作业必须在物流的所有环节和同一环节的不同活动之间进行。所以杭州搬家公司是来这里完成功课的。正是装卸活动将物流运动的各个阶段连接成一个连续的流程。/ 补充：徐庆新等人：新型汽车缓冲器碰撞特性的数值模拟非常关键。LS-DYNA 软件处理接触碰撞边界的塑性变形和剪切截止的发生。图 3 是 0.36ms 的时间剪切，采用三种不同的算法，即节点约束法，对称罚割组已被完全截断，可以看到变形和应力图。根据汽车缓冲器的特点，选择雕刻最外侧的剪切板，使其具有最高的应力。 函数方法处理碰撞界面的接触问题。根据图 2 和图 3，可以直观地分析不同时间的对称性惩罚函数，并首先检查每个从属节点的变形和应力分布。利用有限元分析方法，贯穿主表面，不打透就不处理从节点，如果能分阶段分析高速运动过程，找到整个贯穿，那么在从节点和贯穿的主表面之间，导致过程中受力最大的时候和材料承受最大载荷的部分， 界面接触力称为 值。
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bits，这有助于产品的设计和改进。罚函数的值等于接触刚度编年史和穿透量的乘积。两个物体 d 的穿透与接触刚度有关。理想情况下，应该没有穿透，但这意味着 =o。，这会导致数值不稳定，通常允许少量的穿透，这由接触刚度控制。在大多数情况下，程序的默认接触刚度可提供良好的结果。接触刚度与接触体的相对刚度有关。一般来说，固体单位 K ≥ 2 英镑 （1） 图 2.：。．。25 米。始终的应力分布 壳单元 K = 警报 （4） 在公式中，工厂是罚因子，其默认值为 0.1，傻瓜是接触单元的体积模量。面积是接触件的面积。 函数的物理含义相当于在从节点和穿透的主表面之间放置一个法向弹簧，以限制从节点对主表面的穿透。对称惩罚函数方法是同时对每个节点进行重新处理，其算法与 Slave 节点的算法相同。对称罚函数法编程简单，很少引起网格的沙漏效应，并且没有噪声，这是由于 f=o.36 图 3InS 时的应力分布具有对称、动量守恒准确、不需要碰撞和释放条件的特点。罚函数的值受稳定性的限制，如果分别如图 4 和图 5 中明显穿透碰撞时冲击轴的加速度，则可以放大罚函数的值或减小时间曲线和速度曲线。 调整步长。
因为对称罚函数法计算的是主从101的接触刚度，所以接触单元的材料属性必须为真，结果更准确。e 自复制 A'● 3 汽车缓冲器碰撞过程仿真结果 star 2l 1l 岳 J ~， J 6 ^ 状态 III.： Il LA ^ 翟 1， '， r “， ， 1 在模拟汽车缓冲器的碰撞过程时， 冲击轴 4 = I l ， }。1 1 l『、！V Y 的轴向冲击速度为 50km/h，碰撞模拟 2}3 的终止时间为 0.5ms，计算的时间步长为 1×10~S。图 2 和图 4：工作：松弛，咖啡，咖啡，咖啡。帕卡咖啡 3 是冲击过程中剪切群的后剪应力一分为二时，OO.5 1 1.5 22.5 3 3.544.5 5t/ms 滴答声的模拟结果。图中较低的刻度表示最大主应力的大小，从 0 MPa 到 不等。图 2 是图 4 0.025ms 力矩剪切组冲击变形和应力图的加速度曲线，材料承受较大的冲击力，在剪切点处应力最高，从图 4 可以看出，冲击轴线发生在碰撞过程中 982 振动工程公报第 17 卷的三维有限元模型的切割组， 基于对称罚函数法原理，利用LS-DYNA的单侧接触函数，分析了瞬时冲击作用下冲击轴线和剪切群的相关碰撞特性。
通过计算分析，∞得出以下结论：（1）在瞬时高速冲击下，通过多组剪切切片的剪切。锻造。。I ljL I 切割过程可以有效地将冲击轴的速度和 B•nyH^ 的速度减慢 0.5ms 以内。 }El 。六。。 .，，』 L^。平均减速度可达 7 m/s2 左右，缓冲器由 8 次挥发激活。r∞ 粥色： 2 为笛 m： 2 （2） 采用显式有限元法分析缓冲器碰撞 00.5 1 1.5 22.5 33.544.5 5t/ms 范围可行，与试验相比周期短，成本低，计算结果可用于指导试验。在上述工作的基础上，可以进一步构建图 5 的速度曲线，构建具有更多剪切组的模型，可以对其进行深入分析并与实验获得的数据进行比较，从而指导下一步的多次剪切切割过程，并产生许多加速度曲线峰值。进行测试。剪切发生的瞬间，有较大的减速，在大约 0.08 ms 时达到 3×107 m/s2 的峰值减速度。根据参考文章，每组被冲击轴剪切的剪切都会形成一个减速峰，这将对冲击轴产生巨大的减速作用。来自图 5 1 Huang ， Zhang ， et al. Car Crash & .北京：清华大学可以看出，冲击轴的速度在碰撞剪切过程中不断振荡，衰减为 2000，冲击轴的速度在剪切多组剪切后逐渐趋向于 2 钟志华。用于汽车耐撞性分析的有限元方法。汽车工程， 1994;于稳定下来，并从最初的 13.75m/s （50km/h） 迅速进入 16（1）：l-63 邱欣、黄士林、李一兵。非线性有限元仿真计算技术在 0.5 ms 内衰减到约 10 m/s （36 km/h），这在剪切群汽车被动安全研究中得到了应用。汽车技术，1998 年;（2）：在冲击轴上产生有效且快速的减速效果。
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通过数值模拟 15-19 真，可以提高对缓冲器在碰撞中的运动规律的理解，4 郑毅， 赵国群， 孙胜.采用有限元方法研究目标的高速实车碰撞试验，具有特定的指导意义。碰撞。机械强度，2003;25（1）：36— url—F，.4 结论。SAE，81 为响应一种新型汽车减震器，本文建立了冲击轴和剪切力 aoYi （&Noise，，） isone . ,. —y —DYNA,—.,— . , 字数： ;;LS-DYNA 万方数据新型汽车缓冲器碰撞特性数值模拟 作者：徐庆欣， 陶毅， 周海婷， 徐， 陶毅， 周 作者单位：上海交通大学振动、冲击与噪声国家重点实验室，上海，题目：振动工程学报 题目：OF 年，卷（期）：2004,17（z
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