基于虚拟技术的汽车车身耐撞性研究

一８２一李发宗等ｔ基于虚拟技术的汽车车身耐撞性研究第５期

的作用，所以座椅的设计对侧面碰撞乘员的保护有重要的意义。由于座椅本身具有很多的弹性元件，如座椅弹簧、衬垫材料等。其特性比较复杂，所以在建立座椅模型时，省略了弹性和阻尼材料的建模，只保留了座椅骨架。座椅模型共１６层，６１６２个节点，５６６７个单元，其中焊点单元１０９个。

结束了车身、悬架、轮胎、座椅、动力总成模块的建模后，需要进行总装来完成整车模型。如图１所示，为装配完后的整车模型。

图１整车模型

２．１：２移动变形壁障模型

移动变形壁障模型是进行车身侧面耐撞性虚拟试验的基本工具，必不可少。严格按照ＥＣＥＲ９５中对移动变形壁障结构、尺寸及性能的要求建立移动变形壁障有限元模型，并按照法规要求的验证试验程序对移动变形壁障模型进行虚拟试验。如图２所示，移动变形壁障有限元模型。

图２移动变形壁障有限元模型

２．１．３假人模型

在实车车身耐撞性试验时。假人的伤害值是考核汽车安全性的主要依据。在车身侧面耐撞性虚拟试验时，本文主要研究车

身变形及约束系统对乘员安全性

的影响，所以建立侧碰假人有限元

模型不仅有助于安全车身的研究

和人体碰撞力学的研究，而且结合

试验结果能够对整车有限元模型

的实用性进行验证。

在开展车身侧面耐撞性虚拟

试验时，采用了ＶＰＧ／Ｓａｆｅｔｙ模块提

供的非商业性ＥｕｒｏＳＩＤ－２假人模

型。其模型如图３所示。

２．２汽车车身耐撞性虚拟试验

在汽车车身耐撞性虚拟试验

中，采用ＬＳ＿ＤＹＮＡ求解器进行仿

真计算前，在ＶＰＧ中还需要定义一图３ＥｕｒｏＳＩＤ一２假人模型些控制卡片对计算过程和计算结果的输出进行控制。例如接触计算改变时的控制、动态应力松弛的控制、碰撞能量吸收情况的控制、材料撞击过程中冲击波传递的改善、计算时间和输出结果的控制等等。完成以后的整车车身耐撞性试验模型，如图４所示。该整车侧面碰撞模型共有１７８２１４个节点，１７４５４３个单元。单元类型包括板壳单元、弹簧单元、梁单元、质量单元等。材料类型包括刚性材料，弹性材料、弹簧材料等。整车焊点总数为４８００个。

图４汽车车身耐撞性虚拟试验模型

尽管虚拟试验方法有许多的优越性，但不是说虚拟试验就可以完全代替真实试验。这是因为虚拟试验建模方法中所建立的汽车整车和人体模型存在有很多局限性，不可能完全反映真实的汽车碰撞过程，因此，虚拟试验结果的正确与否最终需要实车试验来验证。通过虚拟试验和实车碰撞试验进行比较，才能说明虚拟试验的有效性。

３车身耐撞性虚拟试验结果分析

，在汽车车身耐撞性研究中，我们选取影响汽车车身安全性较为重要的Ｂ柱作为分析对象，以假人受伤

程度作为检证指标。

３．１Ｂ柱变形情况

在车身变形的检验中，首先进行的就是

比较撞击区域的变形形状。通过比较，可以

发现两者的变形位置和变形特征基本一致，

前围和后围基本没有变形。

如图５所示，车身中部曰柱图Ａ、丑、ｃ点

的入侵速度图（图略），在Ｂ柱口、Ｃ点受侵

入的速度较大，此部位受损害大，变形也大，

Ｂ柱受侵入的速度虚拟结果与试验结果基本

一致，只是虚拟稍大。图５车身Ｂ柱３．２假人损伤ｊ的碰撞点假人的损伤我们以在车身耐撞性研究中假人最易受伤的部位进行比较，本文选取上肋骨碰撞变形情况和腹部所受撞击合力来分析。图６为上肋变形时间图，图７为腹部所受撞击合力时间图。

ｔ从图中我们可以看出，上肋骨位移、腹部合力与试验结果相差较大，这与汽车模型缺少内饰件、座椅模型省略了泡沫材料、

假人模型没穿外套等因素相关，但曲线变化趋势基本一致。