汽车正面碰撞仿真建模与分析作业指导书

车辆安全性能与碰撞仿真分析一、车辆安全性能分析车辆安全性能分析是对车辆在不同碰撞情况下的安全表现进行评估和分析的过程。

它可以帮助人们了解车辆在碰撞事故中的保护能力，为车辆制造商和消费者提供重要的参考信息。

在车辆安全性能分析中，常常使用的方法包括碰撞测试、仿真模拟和安全评级等。

首先，碰撞测试是评估车辆安全性能的重要手段之一。

通过在实验室中模拟真实发生的不同碰撞情况，可以观察车辆的结构变形情况、座椅、气囊及安全带等保护装置的功能效果以及车内人员的安全状况。

通过分析测试结果，可以评估车辆的碰撞安全性能，为车辆设计和制造提供指导。

其次，仿真模拟是车辆安全性能分析的另一种重要方法。

通过使用计算机软件对车辆进行碰撞仿真，可以模拟不同车辆构造、碰撞角度和碰撞速度等条件下车辆的碰撞过程。

仿真模拟可以快速、准确地评估车辆在不同碰撞情况下的安全性能，为车辆设计提供参考。

同时，仿真模拟还能够探索更多的碰撞情况和参数，提供更全面的分析结果。

再次，安全评级是对车辆安全性能进行综合评价的方法之一。

安全评级通常是基于实验室测试和现场碰撞数据的结果，通过对车辆在不同碰撞情况下的表现进行统计和分析，得出相应的评级结果。

国际上广泛使用的安全评级系统包括欧洲新车评级项目（Euro NCAP）和美国高速公路交通安全管理局（NHTSA）的五星评级系统等。

这些评级系统的推出使得车辆的安全性能更加透明，帮助消费者选择更安全的汽车。

车辆安全性能分析是一项复杂的工程任务，需要综合考虑车辆的结构设计、材料选择、安全装备以及系统控制等多个因素。

只有通过科学的方法和实际数据的支持，才能准确评估车辆的安全性能，为维护行车安全提供有力支持。

二、车辆碰撞仿真分析车辆碰撞仿真分析是通过计算机仿真技术模拟车辆在不同碰撞情况下的动力学响应和结构变形，以评估车辆在碰撞事故中的安全性能。

通过仿真分析，可以在车辆设计的早期阶段对不同的碰撞情况进行研究和优化，减少实验测试成本和时间，提高车辆的安全性。

汽车碰撞安全测试与仿真分析随着人们对汽车安全性的重视程度不断提高，汽车碰撞安全测试和仿真技术也在不断发展。

汽车碰撞安全测试是指通过模拟车辆在不同碰撞条件下的受力情况，以评估车辆在事故中保护乘员的能力的测试。

而汽车碰撞仿真技术是指通过数值仿真和模拟碰撞过程的虚拟实验方法，来预测碰撞事故时车辆、乘员的受力情况和受伤程度。

1. 汽车碰撞安全测试的种类汽车碰撞安全测试主要分为正面碰撞测试、侧面碰撞测试、翻滚测试和后面碰撞测试等几种。

正面碰撞测试是指将被测试车辆以固定的速度直接冲撞到一个死板物体上，以模拟车辆前方撞击的情况。

侧面碰撞测试是指被测试车辆在一定速度下，被另一辆车以固定的角度撞击，以模拟车辆侧面撞击的情况。

翻滚测试是指被测试车辆在制定条件下，实现翻滚，以模拟车辆翻滚事故。

而后面碰撞测试是以车辆被后方车辆撞击为主。

2. 汽车碰撞仿真的基本原理汽车碰撞仿真技术主要是通过计算机模拟和数值分析的方法，来预测车辆在碰撞过程中的受力情况和受伤程度。

汽车碰撞仿真的基本原理是通过将车辆进行三维建模，以及指定碰撞的速度、角度以及受力部位等参数，再进行数值计算和分析，从而得到车辆在碰撞过程中的受力情况和变形情况。

3. 汽车碰撞安全测试的目的汽车碰撞安全测试的主要目的是为了评估车辆在发生碰撞事故时对乘员安全的保护能力，以及消除车辆在碰撞中的弱点，并对车辆的安全性能进行指标评价，从而进一步促进汽车制造业的可持续发展。

4. 汽车碰撞仿真技术的优势汽车碰撞仿真技术相对于汽车碰撞安全测试具有很多的优势，其中最显著的就是提高了测试的效率，赋予了汽车设计师更多的设计自由度，同时减少了车辆试验的成本和周期。

因为采用了计算机模拟的方法，实验的变量范围扩大，同时可以更快地评估更多种类的机构或车体设计。

汽车碰撞仿真技术还能大大减少对车辆的损坏和对人的伤害，从而更好地保护人们的生命安全。

5. 汽车碰撞安全测试与仿真技术的未来发展随着汽车碰撞安全和仿真技术的不断发展，越来越多的新技术不断出现，如车联网技术、自动化驾驶技术、全息激光传感技术等，这些新技术都将进一步提高汽车碰撞安全和仿真技术的效率和精度。

Internal Combustion Engine&Parts0引言与传统汽油车相比，纯电动汽车总质量及前后轴荷分配、结构总布置及储能形式方面存在明显差异，碰撞安全性是纯电动汽车设计中关键点，也是整车性能的关键指标[1]。

近年来，为与欧美技术先进汽车接轨和实现汽车电动化战略，国家车辆碰撞安全法规对碰撞性能要求不断提高，纯电动汽车在设计研发过程中汽车被动安全性能被重点关注。

与实车碰撞试验相比，采用计算机仿真技术对整车的碰撞性能进行仿真分析，可在样车试制前完成设计优化，缩短项目开发周期和降低研发费用。

本文采用LS-DYNA和Hyper mesh软件对某纯电动汽车正面碰撞性能进行了仿真分析，从B柱峰值加速度、前门压缩量、方向盘X、Y、Z方向位移量、前围板侵入量和碰撞过程中乘员舱的完整性方面对正面碰撞性能进行评价，并对车辆进行优化分析，为纯电动汽车的车身设计提供一定的依据。

1材料与方法采用Hyper mesh软件对纯电动汽车整车的CATIA模型进行网格划分，整车模型单元数量为1146371个，节点数量为772460个，焊点连接部位采用Rigid单元模拟[2-3]，整车重量为1068kg，包含前排主、副驾座椅上各75kg假人。

正面碰撞壁设置完全固定的刚性墙，碰撞速度为50km/h[4-5]。

图1为整车正面碰撞模型，图2为碰撞能量变化曲线。

图1正面碰撞模型图2能量变化曲线车辆在正面碰撞过程中，乘客受到主要伤害为承受的碰撞力过大、乘客留下的生存空间过小、承受的加速度①后处理器的阻尼很小，而且在做模态分析时，对模态频率和振型的贡献很小，所以通常将阻尼忽略，采取无阻尼假设。

不过在计算频率响应函数时，需要考虑阻尼的影响。

②原则上，当外界激振频率与结构频率相差3Hz以上时，才可以达到较好的避频效果。

本文后处理器一阶模态频率为31.4Hz，高于路面频率和点火频率，因此风险较低。

③后处理器的结构优化通常采用改进支架安装位置或者提高支架刚度的方式，增加壳体的厚度或更换材料这种方式较少采用。

汽车工程中的碰撞仿真方法及模拟结果分析汽车碰撞仿真是指通过计算机模拟和分析汽车在碰撞中的运动状态和结构响应的过程。

在汽车工程领域，碰撞仿真是一个非常重要的研究内容，它能够帮助工程师和设计人员评估车辆结构的强度和安全性能，在车辆设计初期就能够进行碰撞试验和优化设计，从而提高车辆的安全性能。

汽车碰撞仿真方法主要分为几个方面：建模、材料模型、碰撞模拟、后处理和结果分析。

首先，建模是碰撞仿真的第一步，它涉及将真实汽车转化为计算机模型。

建模可以使用CAD软件，根据车辆的几何形状和尺寸，将车辆细分为许多小元件或网格，形成一个三维数学模型。

同时，在建模过程中，还需要考虑汽车的细节，如车窗、车门、座椅等。

一个精确的模型能够更好地反映真实碰撞的情况。

其次，材料模型是碰撞仿真中的关键要素之一。

材料模型描述了材料的物理性质和力学行为。

常用的材料模型有线性弹性模型、塑性模型和各向异性模型等。

不同材料的力学行为不同，选择合适的材料模型对模拟结果的准确性和可靠性是至关重要的。

接下来，碰撞模拟是通过将物体受到外部撞击时的力学过程转化为计算流程，在仿真环境中模拟碰撞的过程。

碰撞模拟使用有限元分析（FEA）方法将汽车模型离散为许多个有限元素，并根据材料属性、载荷和边界条件等因素计算每个元素的应力和应变。

借助计算机的计算能力，碰撞仿真可以模拟不同类型的碰撞，如正面碰撞、侧面碰撞和倒车碰撞等。

通过不同的碰撞仿真，工程师和设计人员可以了解车辆在不同碰撞条件下的结构响应和变形情况，并优化车辆结构以提高车辆的安全性和碰撞能力。

然后，后处理是将碰撞仿真的结果进行处理和分析的过程。

后处理包括提取和分析仿真结果的关键数据，如变形、应力、应变等。

利用后处理工具和图形化软件，可以将仿真结果可视化为图形或动画，以便更直观地分析和评估汽车的碰撞性能。

通过后处理，可以深入了解汽车结构在碰撞时的具体响应和状态。

最后，结果分析是根据碰撞仿真的结果对汽车的安全性能进行评估和分析。

某车体结构正面碰撞建模仿真与方案选择田晟;杨洋【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)012【摘要】为了得出具有较好碰撞潜能的目标车体结构，提出了两个不同的纵梁设计方案，基于有限元理论重点提出了仿真建模中运用比较普遍的对称罚函数法。

按照整车变形量、车体减速度、乘员舱侵入量三个评价指标分别评价方案一和方案二，两个方案的整体变形都符合要求；方案二由于设置了诱导槽，在碰撞中吸能盒到纵梁从前至后依次溃缩变形，方案二的减速度曲线更加符合“前高后低”原则及其平均通过力更为平缓；方案二乘员舱侵入量更少。

仿真表明设计出的纵梁要有适当的变形引导，纵梁应实现稳定的轴向溃缩模式。

因此选择具有更好的碰撞性能的方案二右边车体减速度曲线作为乘员约束系统优化的输入值。

%In order to design structure of better impact potential for target vehicle,a finite element modeling used symmetry penalty method frequently was put forward to simulate two longitudinal rails schemes.Case 1 and 2 were separately appraised by three indexes including the vehicle deformation,deceleration and the passenger compartment intrusion:overall deformation is in line with the requirements in two cases.But because of induced slots,crumple deformation occurred in sequence from energy absorbing boxes to the longitudinal rails (from front to rear)during the impact in Case2.Deceleration curves of Case 2 were also more consistent with principle of “the first step is taller and the second is lower”and the average passingforce was more gently and cabin intrusions were less.Simulation results show that the design of longitudinal rail must have appropriate deformation guide to come true steady axial collapse mode.So the right deceleration curve of Case 2 was selected as the input value of occupant restraint system optimization.【总页数】5页(P1780-1784)【作者】田晟;杨洋【作者单位】华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640;华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】U461.91【相关文献】1.如何将AHP法用于景观方案选择中的定性分析——以安斯泰来制药公司前庭景观方案选择为例 [J], 薛志杰;唐强2.电动乘用车正面碰撞车体结构(锂电池)耐撞性分析 [J], 曹景涛;陈西山;张慧芳3.复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(Ⅱ)——车体结构性能数值模拟试验 [J], 王人鹏; 周勇; 程玉民4.复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(Ⅲ)——车体结构性能的参数化数值模拟[J], 王人鹏; 周勇; 程玉民5.系统工程在公路工程方案选择中的应用——简析本溪铧本公路八里旬子至碱厂段工程方案选择 [J], 冯卫东;王晓明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

整车碰撞仿真分析完成整车建模、设置好相应的测试单元，并核对模型整车情况与试验完全一致后即可将模型提交计算，完成计算后即可对结果进行分析。

正面刚性壁碰撞仿真分析内容主要包括：仿真计算可信性分析；整车和关键部件变形分析；B柱速度/加速度分析；A柱折弯分析；前侵入分析；假人伤害情况分析。

1 仿真计算可行性分析在整车碰撞仿真中虽然顺利完成计算，但由于有以下三个原因的存在并不能保证该计算结果完全准确可靠。

（1）在有限元仿真计算中涉及多种积分算法和不同的接触算法，系统为保证计算正常进行有时会自动增加某些部件的质量，如果该质量增加太多则会导致后期计算结果不可信。

（2）为节约计算时间计算中更多时候采用了非全积分的积分算法，这时将有可能在计算中发生沙漏，导致系统总体能力不守恒。

（3）在接触计算中如果接触设置不合理，将有可能产生较大的界面滑移能，这也是导致系统总能量不守恒的重要因素。

所以在顺利完成仿真计算后，需要对计算结果进行分析。

只有由于上述因素导致的质量增加和能量变化在可接受的范围内，再能认为该模型仿真计算结果是可信的，值得分析的。

打开计算输出的glstat文件或binout文件的glstat选项（见图1. 1），可以方便查看模型计算中涉及的以上因素变化曲线。

图1.1binout文件glstat选项菜单质量增加和能量变化查看内容为added_mass、energy_ratio，一般要求最终质量增加和能量变化不得超过5%，通常计算中初始质量增加在10kg以内，随着计算的进行整车质量还将有所增加。

关于能量变化曲线一般查看hourglass_energy、internal_energ y、kinetic_energy、interface_energy、total_energy这五项。

通常情况这五条曲线形状大致如图1.2。

图1.2仿真过程中能量变化曲线如图1.2可以观察到系统动能逐步转换为内能的过程，图中几条曲线一般应该为光滑过渡，如果在某位置发生突变则有可能是这个位置发生了较大的沙漏或质量增加。

汽车碰撞安全性能的仿真分析在汽车产业的发展中，人们越来越重视汽车的安全性能。

作为人们出行的主要工具，汽车的安全性能显得尤为重要。

如何增加汽车的碰撞安全性能？通过仿真分析可以发现一些隐藏的问题，并通过改善设计，减小安全事故发生的可能性。

本文就汽车碰撞安全性能的仿真分析进行探讨。

第一、汽车碰撞安全性能的实现方式汽车碰撞安全性能的实现方式不仅仅取决于汽车的自身性能，更重要的是所使用的安全技术。

汽车安全技术可以分为主动安全和被动安全。

主动安全是指一些技术在避免和减轻事故发生时起到的作用；而被动安全是指一些技术可以在事故发生后起到减轻碰撞的作用。

主动安全的技术有很多种，比如说四轮独立悬挂、ABS防抱死制动系统、TCS牵引力控制系统、ESC电子稳定控制系统以及EBD电子制动力分配系统等，这些技术可以使汽车在行驶过程中更加平稳，从而增加驾驶员的驾驶安全感，降低发生事故的可能性。

而被动安全的技术主要是车身结构和气囊系统，当碰撞发生时，汽车的车身结构能够抵挡伤害，同时气囊能够保护驾驶员和乘客的头部和身体。

第二、仿真分析是汽车碰撞安全性能的研究中非常重要的一个方法。

首先，它可以对汽车碰撞时的安全性能进行预测，减少实验次数，降低研发成本。

其次，仿真可以模拟不同情况下的汽车碰撞，例如正面、侧面、追尾、滚翻等不同类型的碰撞，从而更全面地分析汽车的碰撞安全性能。

汽车碰撞仿真主要分为两个环节：建模与仿真。

建模是仿真的前提，它的好坏直接影响到后面的仿真效果。

建模过程中需要考虑到车辆的尺寸、形状、材料、密度等等因素。

同时，建模中的材料力学参数也非常关键，包括弹性模量、杨氏模量、泊松比、屈服强度、断裂强度等。

在确定好材料参数之后，就可以根据不同的测试标准进行汽车碰撞仿真。

第三、汽车碰撞仿真的局限性汽车碰撞仿真虽然是一种非常重要的技术，但是它也有着一定的局限性。

首先，仿真结果不能完全取代实际测试，仿真结果仅仅是模拟的情况，在实际的碰撞过程中还需要考虑其他更多的因素。

汽车车身结构正面碰撞仿真分析的开题报告一、选题的背景和意义在当前的社会发展中，交通工具已成为现代经济发展的重要标志之一。

而汽车作为最为普及的交通工具之一，其安全性和舒适性直接影响着人们的出行和生活质量。

然而，道路交通事故层出不穷，其中以汽车碰撞事故最为常见，对人员的伤亡和财产的损失都具有极大的危害。

因此，在汽车的生产和设计过程中，必须注重车身结构的合理性和强度，特别是在发生碰撞事故时，保证车身的安全性和稳定性，减少人员伤亡和财产损失。

因此，进行汽车车身结构正面碰撞仿真分析，成了汽车工程师不可或缺的重要工作内容。

二、研究的目的和任务本研究的目的是，通过汽车车身结构正面碰撞仿真分析，评估车身结构的强度和稳定性，在提高汽车碰撞安全性和稳定性的基础上，减少碰撞事故导致的人员伤亡和财产损失。

本研究的任务是：1.选择适合的仿真软件，建立汽车车身的三维模型。

2.确定模型中的材料参数和构件强度参数。

3.建立模型的仿真场景，并进行碰撞仿真。

4.分析仿真后的车身结构参数，评估其强度和稳定性。

5.对仿真结果进行分析和比对，提出改进建议，以提高汽车的碰撞安全性和稳定性。

三、研究的预期成果1.建立汽车车身三维模型，与实际车身结构相近。

2.通过仿真分析，评估汽车车身结构的强度和稳定性。

3.提出改进建议，为提高汽车碰撞安全性和稳定性提供可行性方案。

四、研究的重要性和难点重要性：1.增强汽车碰撞安全性，减少人员伤亡和财产损失。

2.提高汽车设计和制造水平，为自主研发汽车提供参考依据。

3.增强汽车品牌竞争力，提升汽车市场占有率。

难点：1.确定模型的材料参数和构件强度参数的准确性。

2.建立模型的仿真场景，确保实验结果具有可靠性和可重复性。

3.分析仿真结果，提出改进建议的针对性和实用性。

东北大学硕士学位论文汽车碰撞模拟仿真分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：***20060201东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析图４．１０ｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．１ＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒａｔＯｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ图４．２５０ｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．２Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｒａｔ５０ｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析图４．３ｌＯＯｍｓ时刻汽车结构变形图Ｆｉｇ４．３ＴｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏＪ＂ａｔ１００ｔｈｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ４．２．２正面碰撞位移变化结果分析分别取汽车前立柱上一点４０５９１和中立柱上一点４３１１４作为分析参考点（如图４．４所示）。

由于该车碰撞的初始速度设为ｘ轴负向１３．４ｍ／ｓ，Ｙ轴方向与ｚ轴方向速度为０，所以本文讨论中只探讨各量在ｘ轴方向的变化。

图４．４Ａ柱和Ｂ柱上的测量点Ｆｉｇ４．４ＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｐｏｉｎｔｏｆＡｐｉｌｌａｒａｎｄＢｐｉｌｌａｒ图４．５所示显示了前立柱上节点４０５９１相对于中立柱上节点４３１１４的位移变化。

从图中可以看出，碰撞结束时，最大相对位移约为１０．４ｍｍ。

此位移对车门来说变形不大，车门可以在不借助其他工具的情况下打开，乘员可以顺利逃生。

东北大学硕士学位论文第四章汽车正面碰撞数值模拟分析‰～；－ｋ、茂≮≮≮３警、．＼ｌ｜‘≮｛ｌ图４．５前立柱上节点４０５９１相对于中立柱上节点４３１１４的位移变化Ｆｉ９４．５ＴｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆＮｏｄｅ４０５９１ａｔｆｒｏｎｔｐｉｌｌａｒｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｎｏｄｅ４３１１４ａｔｃｅｎｔｅｒｐｉｌｌａｒ分别取防火墙和地板上的点２９６３６和点２８０９７为测量点（如图４．６所示）。

获得防火墙相对地板的位移变化如图４．７所示。

其最大相对位移为１２７ｍｍ，此距离使乘员腿部受力会很大，对乘员空间会有很大影响。