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碰撞安全仿真也可以建立簡化模型在車輛開發(fā)早期進行評估
2021-03-08 09:04:48· 來源：新能源車振動與安全 作者：辛雨
碰撞安全仿真也可以建立簡化模型在車輛開發(fā)早期進行評估有限元仿真分析中碰撞安全仿真是其中比較重要的仿真，畢竟對一輛整車來說，安全性能是必須要保證的。除此
有限元仿真分析中碰撞安全仿真是其中比較重要的仿真，畢竟對一輛整車來說，安全性能是必須要保證的。除此之外，還有乘員約束系統(tǒng)仿真、NVH仿真、CFD仿真，模態(tài)分析、剛度分析、強度分析、疲勞分析等等。
我們常?？吹降呐鲎卜抡娣治鼋Y果如下圖所示，仿真網(wǎng)格是需要做的比較細致的，看起來和幾何數(shù)模模型差不多，網(wǎng)格數(shù)量一般在百萬級別；例如在上海交通大學學報中刊登的《提高汽車碰撞仿真計算效率的網(wǎng)格規(guī)?？刂品椒ā罚ㄊ┯?，朱平，張宇，沈利冰，林忠欽）一文中，作者介紹說，如果整車模型以10mm網(wǎng)格進行劃分，將達到5*10^5—7*10^5網(wǎng)格規(guī)模；如以5mm網(wǎng)格劃分，將達到2*10^6以上的網(wǎng)格規(guī)模。當然，文中也介紹了使用徐變區(qū)域網(wǎng)格來降低網(wǎng)格數(shù)量的方法，能夠減少網(wǎng)格數(shù)量，提高計算效率。
但總體來說，即使使用徐變區(qū)域網(wǎng)格來進行仿真，總體的網(wǎng)格量也還是很大的。不單單網(wǎng)格量需要達到比較大的數(shù)量，網(wǎng)格的質(zhì)量控制除了常規(guī)的翹曲度、雅克比、三角形單元占比等等之外，還需要對碰撞吸能區(qū)按力傳遞方向布置網(wǎng)格，密度均勻分布等等。而且碰撞仿真需要有詳細的幾何設計模型后，才可以進行。
那么如果在概念設計的早期，整車的設計基本還是一個比較粗的框架，有可能可以進行一些仿真，來粗略的估計碰撞安全性能嗎？答案當然是可以的，但是就不能拘泥于如上傳統(tǒng)的碰撞仿真建模分析了。
在此舉一個概念碰撞仿真的例子。大卡車相比乘用車尺寸更大，一般來說需要的網(wǎng)格量相比乘用車要高更多倍。而本例中重卡卡車的整車網(wǎng)格單元數(shù)量僅51774個，是詳細設計仿真模型百分之一的數(shù)量；本例重卡整車重量11.085噸，模型中包含了車身、車架、貨箱、發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)等等仿真模型，網(wǎng)格簡化之少，與傳統(tǒng)碰撞仿真相比差別很大。
如下是本例碰撞仿真結果?？梢钥吹?，仿真結果模擬的與實際情況比較相符的~~~~當然是相符的，本例模型是在國外某網(wǎng)站下載的公共資源，經(jīng)過與實際碰撞過程校正的碰撞仿真模型。
碰撞過程第0.16s結果圖片如下。
以上例子說明了什么？當經(jīng)驗積累到某一階段，即使只有比較原始的結構數(shù)模，也可以展開碰撞仿真并計算碰撞性能，即開展概念設計階段仿真分析。
至于這個模型的實現(xiàn)，其實還是比較難的。簡化不難，難在簡化后仍需要滿足仿真分析精度。相比詳細建模，概念仿真精度誤差更大是毫無疑問的，但是其仿真仍需要滿足一定精度，可以起到一定的設計優(yōu)化方向指導和判斷作用。
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