EQ140汽车保险杠碰撞过程的有限元分析

有限元方法在汽车保险杠碰撞分析中的应用材料力学和弹性力学可以解决在实际工程中一些变形以及位移问题，但当物理模型相对复杂的情况下，求解过程比较难。

随着计算机技术的发展，有限元分析成为力学学科中一门重要的分支，应用越来越广泛。

目前大型通用有限元商业软件有很多：如ANSYS，ABAQUS等。

汽车已经成了我们日常生活中不可或缺的交通工具。

如何提高汽车碰撞过程中的安全性能已经成了汽车安全性领域研究的重要课题。

标签：有限元分析；ABAQUS；汽车保险杠；碰撞引言有限元方法在现代工程中广泛应用，其分析思路是将求解域看成是由很多称为有限元的小的互相连接的子域组成，对每一单元假定一个近似解，然后求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。

然而这个解不是准确解，而是近似解。

由于力学中大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

目前大型通用有限元软件有很多：如ANSYS，ABAQUS等[1]，有限元软件可以分析多学科的问题如：机械、电磁、热力学等；用有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象离散化、有限元求解、计算结果后处理三大部分[2]。

有限元分析软件的一个发展趋势是与通用三维建模软件进行造型设计后，将模型导入CAE软件进行有限元网格划分，并进行分析计算。

1 有限元方法的分析思路有限元法是将一个几何形状进行离散，离散的单元通过节点来进行连接，有限元方法的分析步骤如下所示：ABAQUS是一套基于有限元方法的工程模拟软件，它的功能非常强大。

不仅仅可以解决线性问题，而且可以解决非常复杂的非线性问题，如复杂的冲击碰撞及许多接触问题[3-5]。

ABAQUS软件主要由ABAQUS/CAE，ABAQUS/Standard，ABAQUS/Explicit，ABAQUS/Viewer等模块组成。

ABAQUS 有限元软件功能模块的介绍：（1）ABAQU/CAE前处理：该模块主要是定义实际问题的物理模型，一个工程的实际问题的前处理模块主要由四部分即离算化的几何模型，材料的数据，加载和边界条件这四部分的内容组成通常在ABAQUS/CAE中以图形的方式来完成各个操作以图形的方式生成模型。

浅析汽车保险杠系统碰撞性能研究摘要：在交通事故中，汽车前、后方碰撞概率最高。

保险杠系统是汽车正面碰撞中主要的承受冲击和吸能零部件。

因此，本文在分析保险杠系统结构、国内外研究现况的基础上，提出了保险杠系统碰撞性能研究的有效方法，对于提高汽车碰撞安全性有着非常重要的现实意义。

关键词：汽车；保险杠系统；碰撞性能1 保险杠系统结构分析汽车前、后端保护装置，俗称保险杠系统，指安装在汽车前部和后部的零件，通常由吸能材料制成，比如钢材、铝材、塑料和泡沫等。

发生碰撞时，大多数情况下都有保险杠的参与。

作为一种保护装置，其设计要求是：在接触和轻度碰撞过程中，不会对车辆造成严重损伤，并保护车身、发动机、排气系统和冷却系统，以及与安全相关的灯光等不受损伤。

以前保险杠系统为例，其结构分解如图1。

汽车前端保险杠系统主要包括保险杠壳体、保险杠支架、吸能块、保险杠加强横梁、前围与纵梁连接模块。

其中，塑料保险杠壳体、吸能块和保险杠加强横梁都可作为缓冲吸能部件。

汽车的前后部分为碰撞吸能区，壳体部分采用强度比较低的塑料材料制造，在发生碰撞时可以变形，吸收一部分的碰撞能量，不仅防止车辆本身被撞坏，还能防止车辆把行人撞伤。

在壳体内部与车身结构衔接中间增加吸能区，通过吸能块吸收了大部分的碰撞能量，吸能块的主要功能是支撑、防撞和吸能。

保险杠系统里面承担冲击的主要部件是保险杠加强横梁。

加强横梁材质通常选择铝合金或钢材，通过冲压或辊压工艺加工成U型槽，用螺栓固定在车身纵梁上。

为了方便售后维修，防撞梁一般可以单独拆下来。

1.保险杠壳体2.保险杠支架3.吸能块4.保险杠加强横梁5.前围与纵梁连接模块图1 前保险杠系统的结构示意图2 国内外研究现况2.1 国内现状GB 17354-1998是参照欧盟ECE R42法规制定的汽车前、后端保护装置评价标准，与ECE R42法规要求基本相同。

法规是对汽车产品的最低要求，而日益盛行的一些评价规程，如NCAP（新车评价程序）则对汽车安全性能提出了更高的要求。

2018年4月西部皮革理论与研究我国汽车保险杠研究现状和有限元分析方法在汽车产品中的应用赖啸，刘勇(宜宾职业技术学院，四川宜宾644003)摘要：在我国的汽车行业中，汽车保险杠产品作为一种重要的安全装置正处于高速发展的阶段。

本文通过介绍汽车保险杆 的历史发展和我国汽车保险杆的研究现状，阐述了保险杆的重要功能和设计方向，并详细介绍了常见的可用于汽车产品研究开发 的有限元分析软件，分析出各种软件的应用优势。

关键词％汽车保险杠；有限元分析软件；汽车产品中图分类号：F407 文献标志码：A文章编号％1671 - 1602 (2018)08 -0111 -01汽车这项交通工具发展迅速，在日常生活中使用广泛。

随着汽 车的大量普及，随之产生的交通事故也日益增加，汽车的安全性能 显得十分重要。

在历年来大量的交通事故统计中，有很大比例是与 汽车保险杠的设计有关，保险杠承担着很大的安全保护责任。

1汽车保险杆的发展1896年卡尔本茨发明了第一辆汽车（三轮汽车），当时的汽车 没有保险杠，只有一个安装喇叭和车灯用的金属横梁，后来为了达 到美观的效果，增加了装饰用的前盖板，这就是最初的保险杆原型。

随着交通事故的频繁发生，人们逐渐意识到保险杠对车辆及行 人的保护作用，有人考虑在前盖板上增加保护功能，具体采用与前 横梁留有一定间隙的保险杠盖板，后来进一步发展成在保险杠盖板 与横梁之间增加能吸能缓冲的橡胶构件，这样做能够很大程度降低 汽车对行人的冲击，这种结构最终演变成后来的金属保险杠总成。

随后汽车保险杠又出现了由外板、缓冲材料和横梁三部分组成的保 险杠结构。

近些年随着各行各业技术的大力发展，新型的保险杠结 构也不断涌现，如液压吸能式、带气腔式等。

另外，出于保护行人 的要求，现在国外也在研究安全气嚢式保险杠。

2我国汽车保险杆的研究现状在我国的汽车行业中，保险杠作为一种重要的安全装置正处于 高速发展的阶段。

目前，我国轿车的保险杠拥有保护汽车部件、保 护 安全、车 气 力性要 用 ，具有装饰和美化车身的作用，追求车型的美观与和谐。

汽车保险杠碰撞有限元分析摘要：本文基于Hypermesh和LS-DYNA软件对保险杠的正面碰撞进行了仿真模拟分析，分析了保险杠的耐撞性，并以计算结果为依据, 对保险杠的结构进行了改进,优化其吸能能力，对深入研究整车正面碰撞的模拟仿真具有重要的参考价值关键词：保险杠碰撞优化Abstract: this paper, analyzed from the positive impact bumpers on the simulation ofthe Hypermesh and LS-DYNA software , this paper analyzes the bumper crashworthiness, and put the structure of bumper improved, optimize the absorption ability, and further study the collision of the vehicle positive simulation for important reference value.Keywords: bumper; collision; optimization随着轿车的大规模生产和使用, 也由于车速的不断提高, 汽车交通事故的发生率已经大大的增加了。

在汽车交通安全事故中, 出现几率最高的是汽车碰撞, 其中正面碰撞最普遍。

据资料显示,汽车发生正面碰撞的概率在40%左右。

因此, 研究正面碰撞特性, 对降低乘员的伤害非常重要[1]。

而汽车结构中的保险杠是正面碰撞时主要的承载和吸能构件,提高保险杠的吸能能力,可以降低整车碰撞中的加速度,对乘员起保护作用[2]。

因此, 对保险杠吸能特性的研究有着重要的意义。

汽车碰撞是指汽车在极短的时间内发生剧烈碰撞,是一个瞬态的复杂物理过程,它包含结构以大位移、大转动和大应变为特征的几何非线性和各种材料发生大应变时所表现的物理非线性(材料非线性)。

汽车碰撞试验有限元仿真分析汽车安全一直是备受关注的话题，因为每年都有大量的交通事故发生，给人们的生命财产造成了巨大的损失。

因此，在汽车设计和制造的过程中，安全性是最重要的一项指标。

在产品研发和制造中，汽车碰撞试验是必不可少的环节。

这一试验的目的就是测试汽车在发生碰撞时的承载能力以及对乘客的保护程度。

最近，有限元仿真技术在汽车碰撞试验中的应用逐渐受到重视。

本文将介绍有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用及其相关的技术和方法。

一、有限元仿真技术的介绍有限元仿真技术是一种通过计算机模拟材料或结构在外力作用下所产生的形变、应力和力学响应的虚拟分析方法。

它通过将材料或结构分割成许多小的部分，并在每个部分上建立数学模型，最终得到整个材料或结构的形变、应力和响应等各项参数。

因为有限元分析模型的建立和计算流程完全由计算机自动完成，因此大大提高了计算速度和计算精度，可以极大地减小试验成本和试验周期。

二、有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用汽车碰撞试验可以在实验室内模拟汽车在交通事故中所受到的外力，并进一步测试汽车所能承受的最大外力，以及车内乘客的安全性。

在过去的几十年中，汽车制造商通过不断的试验、验证和改进，已经使得汽车的安全性能得到了极大的提升。

但是，汽车碰撞试验仍然是一项非常复杂和昂贵的任务。

因此，在汽车设计和制造的过程中，有限元仿真技术已经成为了一种非常重要的辅助手段。

在汽车制造中存在许多的零部件和车身结构，它们的材料和结构必须得到验证。

通过有限元仿真技术，可以在计算机上建立这些零部件和车身结构的三维模型，并对其进行分析。

在仿真分析中，需要考虑的因素包括外力、材料特性、零部件和车身结构的形状和大小、以及不同零部件之间的接触情况等。

这些因素会影响汽车在发生碰撞时的变形、应力和响应能力，因此，在有限元仿真中，需要尽可能准确地考虑所有的因素。

三、有限元仿真在汽车碰撞试验中的技术和方法1.材料模型的建立有限元仿真中材料模型是一个非常关键的因素，因为材料的特性会直接影响汽车在发生碰撞时的响应能力。

论述汽车保险杠碰撞的有限元分析1 概述在科学技术日益发达的今天，人们的代步工具已发生了巨大的改变。

在我国，现如今汽车已经走进了千家万户。

汽车的安全性能就成为了大家非常关注的话题。

所以如何提高汽车在碰撞过程中的耐撞性和尽可能地减少乘客的伤亡将成为我国汽车安全性研究的重要话题。

国外对整车碰撞模拟的研究经过二十多年的发展，积累了大量的经验，也制定了相应的标准和规范。

而我国在整车的碰撞模拟研究才刚刚起步，相应的标准和规范也还没有建立起来，涉及到的一些技术问题也还没解决。

本文就是对简易保险杠进行碰撞模拟分析，从而来探讨了从结构设计方面提高汽车保险杠的耐撞性的有效途径。

2 用ANSYS软件画出保险杠的简易模型模型由两部分组成：一个是保险杠，一个是支架。

这两部分是通过焊接而相连的。

考虑到保险杠外形是曲面，在ANSYS中不易建立模型，所以简易成平面的，便于计算。

3 建立汽车保险杠的有限元模型由于保险杠是由薄壁板制成，所以整个模型选用薄壳单元（Shell63）进行网格划分。

网格划分后的模型如图2所示。

单元划分应尽量避免小单元，因为这样会大大减小时间步长，增加求解时间。

也应避免夹角单元和翘曲的壳，这将降低结果精度。

本保险杠材料采用了40Cr，弹性模量E=210GPa，泊松比为0.3。

4 进行模拟碰撞，施加载荷5 进行计算，并求出结果最大应力SEQV=0.14E+10Pa最小应力SEQV=0Pa最大位移USUM=0.002548m最小位移USUM=0m6 分析结论与设想6.1 通过以上的分析计算，可得如下结论（1）保险杠的尺寸越大，保险杠的变形就越大。

（2）保险杠的重量越轻，则保险杠的变形就越大。

（3）保险杠的支架强度必须要与保险杠匹配，有限元分析表明保险杠体产生一定的塑性变形的同时，保险杠支架也开始形成塑性区，合理地加强支架的强度有利于提高保险杠系统对碰撞能量的吸收。

大家都知道保险杠之所以能保护乘客的安全，就在于保险杠不仅耐撞，还在于在汽车发生撞击时，保险杠发生了变形，保险杠吸收了撞击时的大部分能量。

基于保险杠低速碰撞有限元分析Waly lou（江苏大学机械工程学院,江苏镇江xxxxx)摘要：本文利用solidworks建立保险杠的三维几何模型，利用hypermesh进行有限元前处理建立三维有限元模型，并根据实际工况施加载荷和约束，再利用有限元计算软件LS-DYNA对其进行分析计算，生成K文件，最后用LS-prepost进行观察结果。

关键词：有限元分析；保险杠；hypermesh；LS-DYNA；LS-prepostLow-speed Crash Finite Element Analysis Based BumperWaly lou(The School Of Mechanical Engineering ,JiangsuUniversity,Zhenjiang,Jiangsu,xxxxx)Abstract:This article uses Solidworks to build three-dimensional geometric model of the bumper, uses the finite elment hypermesh preproeessing to build three-dimensional finite element model and applies loads and constrains according actual load case, then reuses finite element method software LS-DYNA model to analyze and calculate it and produce the K document . Finally, it uses LS-prepost software to view the result.Key Words: finite element analysis；bumper；hypermesh；LS-DYNA；LS-prepost前言保险杠系统是是各种类型车的一个重要组成部分，当其中一辆车与其他车辆或障碍物发生低速碰撞（通常小于10km/h)时，保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件；当汽车与行人发生碰撞时，最大限度地保护行人。

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析涂文兵;何海斌;刘乐平;罗丫【摘要】The front bumper is the main energy-absorbing component inthe frontal impact, which, to a large ex-tent, determines the crashworthiness and safety of a vehicle. Based on the large deformation and nonlinear con-tact of front bumper in the process of vehicle collision, the finite element model of front bumper (including bumper, energy-absorbing box and longitudinal beam) colliding with the rigid wall were established. The piece-wise linear plastic material constitutive model and explicit dynamic finite element method were adopted to dy-namically simulate the process of collision and the deformation, energy changes and impact force curve of bumper, energy-absorbing box and longitudinal beam were obtained. The simulation results are in good agree-ment with the experimental results, which verifies the correctness of the finite element model. The research re-sults show that the inducing structure of slot type is easier to induce the fold deformation of longitudinal beamthan that of the inducing structure of box type, and the impact force curve fluctuates with the fold deformation of longitudinal beam.%前保险杠是汽车正碰主要吸能部件,在很大程度上决定了汽车的耐撞性与安全性.针对汽车碰撞过程中前保险杠的大变形和非线性接触问题,建立了某款国产轿车前保险杠(包括:保险杠、吸能盒和纵梁)与刚性墙碰撞有限元模型.采用分段线性塑性材料本构模型和显式动力学有限元法对其碰撞过程进行动态仿真,获得了保险杠、吸能盒和纵梁的变形情况、能量变化情况以及碰撞力曲线.仿真结果与实验结果吻合良好,从而验证了有限元模型正确性.结果表明,槽型诱导结构比盒型诱导结构更容易诱导纵梁产生褶皱变形,且碰撞力曲线随纵梁的褶皱变形产生波动.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】7页(P75-81)【关键词】前保险杠;有限元模型;耐撞性;显示动力学【作者】涂文兵;何海斌;刘乐平;罗丫【作者单位】华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】U463.55正碰是汽车碰撞的主要形式，所占比例高达66.9%[1]。

汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证汽车事故往往是不可预测的，特别是在道路上的高速行驶中。

为了保障驾驶员和乘客的安全，现代汽车技术已经发展到了一个非常高的水平，其中之一就是采用有限元分析技术来对车辆碰撞造成的损伤进行评估和预测。

本文将介绍一种针对汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元有限元模型的开发与验证方法。

首先，我们需要建立一个具有物理实际性的汽车模型。

这个模型应该包括车身、车门、座椅以及安全气囊等部件，同时包括汽车撞击时可能受到的不同类型的冲击。

模型的准确性非常关键，因为它将直接影响我们后续分析的结果。

其次，我们需要进行有限元分析，这可以帮助我们预测车辆在不同条件下受到撞击时可能遭受的损伤。

首先我们使用有限元法对汽车的结构进行网格划分，然后在每个单元上应用所需的物理方程。

这可以非常有效地模拟汽车在撞击时可能发生的变形，分析应力分布和它对汽车各个部分的影响。

在对汽车模型进行有限元分析时，我们使用了一个名为ANSYS的软件。

这种软件可以使用有限元法进行模拟，并检查模型中存在的任何问题。

在模拟过程中，我们考虑了不同的材料特性以及撞击时的力。

通过此模型的仿真分析，我们能够预测汽车在不同速度、不同冲击角度和不同冲击方向时可能遭受的损失。

最后，我们通过实验验证了该有限元模型。

我们通过在真实撞击实验中测量汽车变形程度、应力分布等来验证模型。

我们将实验结果与有限元模拟结果进行比较，结果表明模拟结果与实验结果非常接近。

这证明了该模型在汽车撞击安全评估中的有效性。

总之，建立汽车模型并进行有限元分析对于汽车安全评估非常关键。

在本文中，我们介绍了一种针对汽车正面偏置碰撞可变形壁障壳单元的方法进行有限元分析的方法。

该方法使用ANSYS软件进行模拟，并通过实验验证了该模型的准确性。

随着汽车技术的发展，有限元分析将在汽车碰撞评估中扮演越来越重要的角色。

有限元分析在汽车碰撞评估中的应用越来越广泛，已经成为汽车设计与制造的重要工具。