汽车偏置前撞试验用渐变强度可变形壁障的有限元模型

基于有限元模型的汽车车身强度分析与优化设计引言：汽车车身设计是整车设计中至关重要的一环。

汽车车身不仅是汽车的“外衣”，还承担着对乘员安全和行驶稳定性的极其重要的作用。

车身的强度是确保车辆在各种复杂工况下保持结构稳定、寿命可靠的关键因素。

基于有限元模型的汽车车身强度分析与优化设计具有重要的意义。

1. 有限元分析在汽车车身设计中的应用有限元分析是一种基于力学原理和数值计算方法的数值模拟技术。

它可以将复杂的连续体结构离散为有限个单元，通过求解单元之间的相互作用力，得到结构的应力、应变等力学参数。

在汽车车身设计中，有限元分析可以有效地评估车身的强度、刚度、振动特性等。

2. 汽车车身强度分析的主要内容汽车车身强度分析主要分为静态强度分析和动态强度分析两个方面。

2.1 静态强度分析静态强度分析是对车身在静态加载条件下进行强度评估。

通过有限元分析，可以得到车身各部分的应力分布情况和最大应力值，进而判断车身是否足够强度。

在静态强度分析中，需要考虑的因素包括车身的受载状态、材料的力学性质、载荷的大小和方向等。

2.2 动态强度分析动态强度分析是对车身在动态加载条件下进行强度评估。

在实际使用中，汽车车身会受到各种道路激励和振动的影响，因此需要对车身进行动态强度分析。

通过有限元分析，可以得到车身在不同工况下的应力变化规律和疲劳寿命，进而优化车身结构设计，提升车身的抗疲劳能力。

3. 汽车车身设计的优化方法基于有限元模型的汽车车身优化设计可以通过调整车身结构和材料等手段来提升车身的强度和刚度。

3.1 结构优化在车身结构优化中，可以通过增加加强筋、设置补强板和优化焊缝位置等方式来提升车身的强度。

通过有限元分析，可以评估不同优化方案的效果，并选择最佳方案进行实施。

3.2 材料优化材料的选择对车身的强度和轻量化设计起着重要作用。

目前，高强度钢材和铝合金等轻量化材料正在被广泛应用于汽车车身设计中。

基于有限元分析，可以评估不同材料对车身强度的影响，并选择合适的材料进行使用。

doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2024.01.014基于25%偏置碰撞的某SUV 仿真分析及改进设计李冠君，田国富（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110870）摘要：本文运用Hypermesh 和Ls-dyna 软件对某SUV 车型进行小偏置碰撞有限元仿真分析，分析整车变形情况以及车身结构评级结果，总结出合理的改进方案，提升车身前端部件吸能能力，减少转向管柱、油门制动踏板等部件对乘员舱的侵入量。

在A 柱及门槛等变形较大的部位添加加强板，提高乘员舱刚度，减小乘员受到的伤害。

车身结构评级由“差”提升为“优秀”，说明改进方案具有一定的效果。

关键词：有限元仿真；小偏置碰撞；结构改进 中图分类号：U463.82文献标识码：A文章编号：1673-6478（2024）01-0062-04Simulation Analysis and Improved Design of an SUV Based on 25% Offset CollisionLI Guanjun, TIAN Guofu(Shenyang University of Technology, Mechanical Engineering College, Shenyang Liaoning 110870, China)Abstract: Through Hypermesh and Ls-dyna software, a small bias collision finite element analysis of an SUV model was simulated, the deformation of the whole vehicle and the results of the body structure rating were analyzed. A reasonable improvement plan to enhance the energy absorption capacity of the front end components of the vehicle and reduce the intrusion of components such as the steering column and accelerator brake pedal into the passenger compartment was designed. Reinforcement plates to areas with significant deformation, such as the A-pillar and door sill, were added to increase the stiffness of the passenger compartment and reduce injuries to passengers. The body structure rating upgraded from "poor" to "excellent", explaining that the improvement plan has a certain effectiveness.Key words: finite element simulation; small offset collisions; structural improvements 0 引言正面小重叠度碰撞事故是正面碰撞事故中致死率最高的[1-2]，其对车辆的安全性能要求更高。

某车正面100％刚性壁障碰撞仿真分析邓晓龙;冯国胜;李鹏飞;马俊长【摘要】为提高某车型的被动安全性,依据厂家提供的图纸,利用Catia软件对某车三维模型进行建模,并导入到HyperMesh中对部件进行网格划分和连接设置等前置处理,导出K文件提交给LS-DYNA求解器求解.并在Hyperview中对求解文件进行后置处理,分析碰撞结果,为厂家改进产品提出建议.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2015(053)012【总页数】4页(P6-9)【关键词】HyperMesh;连接设置;K文件;后处理【作者】邓晓龙;冯国胜;李鹏飞;马俊长【作者单位】050043河北省石家庄市石家庄铁道大学机械工程学院;050043河北省石家庄市石家庄铁道大学机械工程学院;050043河北省石家庄市石家庄铁道大学机械工程学院;054800河北省邢台市河北御捷车业有限公司【正文语种】中文【中图分类】U467.130 引言我国汽车数量的增加，间接导致交通事故的增长，直接威胁人们的生命安全，车辆的被动安全性越来越引起人们的重视，汽车厂家也将车辆的被动安全性分析作为攻坚方向[1]。

但是，大量的真车碰撞增加研发成本，随着有限元软件的发展，利用计算机仿真，模拟汽车碰撞的过程为厂家解决这一问题提供了参考依据。

本文运用Catia，HyperWorks和LS-DYNA等软件联合仿真，对某厂家研发的一款车型，按照中国新车评价规程（CNCAP）进行了正面100%刚性壁障碰撞仿真分析。

1 有限元模型建立Catia是一款CAD/CAE/CAM集成化三维软件，其突出的曲面造型等能力已经在汽车行业得到广泛应用[2]。

在Catia软件中对厂家提供的图纸，在保留整车结构特点和主要力学特性的前提下建立三维模型，忽略半径较小的孔洞、圆角及非承载用的零件等，建立的模型在Catia中进行装配，如图1所示。

图1 整车三维简化模型Fig.1 Simplified three-dimensional model of the vehicleHyperWorks是Altair公司推出的高效产品研发平台，与主流的CAD/CAE软件都有接口，可实现模型数据共享[3]。

新型汽车后防护装置的碰撞仿真研究乔维高;李章宏;凡乐;饶紫微【摘要】利用CATIA实体建模功能，创建了壁障模型、汽车后防护装置的实体模型和小车的实体模型，并应用有限元的思想对所有模型进行材料定义、网格划分等前处理。

运用ANSYS/LS-DYNA对壁障与其后防护装置的动态碰撞试验进行仿真以及对皮卡与其后防护装置进行追尾碰撞仿真，根据仿真结果，评价了该防护装置的防护性能。

同时，对在发生偏置碰撞时防护装置的防护性能进行了研究。

在仿真分析结果的基础上设计了一种新型吸能式的汽车后防护装置结构，并通过理论研究和整车追尾碰撞仿真验证了新型汽车后防护装置的可行性与优越性。

%3D models of rear under -run protection devices , mobile deformable barrier and car were established using CAT-IA solid modeling functions .All models were pre-proceeding with finite element method .The mobile deformable barrier to rear under-run protection device and car to rear under -run protector were simulated using ANSYS/LS-DYNA.The performance of the rear under-run protection device was assessed and the performance of the rear under -run protection device was studied by width offset collision simulation .A new energy absorption type under -run protection device was designed which can improve the energy absorption property .By vehicle rear-end collision simulations the optimized feasibility of protective devices was verified .【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】汽车后防护装置;追尾碰撞;偏置碰撞;碰撞仿真【作者】乔维高;李章宏;凡乐;饶紫微【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070; 汽车零部件新技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070; 汽车零部件新技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070; 汽车零部件新技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070; 汽车零部件新技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】U461.6;TP391.9随着我国道路汽车数量的逐年增加，交通事故也在不断增多。

某车型25％小偏置碰撞车体结构优化仿真研究农天武; 贾丽刚; 林智桂; 张骥超; 刘家员【期刊名称】《《汽车零部件》》【年(卷),期】2019(000)011【总页数】4页(P10-13)【关键词】25％小偏置碰撞; 碰撞策略; 仿真分析【作者】农天武; 贾丽刚; 林智桂; 张骥超; 刘家员【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545007; 宝山钢铁股份有限公司研究院上海201900; 澳汰尔工程软件(上海)有限公司上海200436【正文语种】中文【中图分类】U467.1+40 引言广义的小偏置被定义为20%～40%之间的重叠[1]，近年来由于小偏置事故频发且死亡率居高不下，人们逐渐认识到正面小偏置碰撞试验的重要性，很多国家将小偏置碰撞试验引入汽车被动安全开发中。

2012年，25%小偏置碰撞试验首次被美国安全保险协会(Insurance Institute for Highway Safety,IIHS)引入到实验法规，但是在最初试验评估的几款车型表现都较差。

2014年，MUELLER等[2]曾对小偏置进行过深入研究，从设计的角度指出不同结构对小偏置试验的影响。

2015年，SAUNDERS等[3]研究了不同重叠面积的试验方法，并得出不同类型车辆的研究报告，为后续的车辆开发提供了宝贵经验。

从IIHS公布的测试车辆中收集240余款进行研究,结合某款SUV 25%小偏置测试的碰撞策略仿真研究，目标是既能顺利通过法规又能符合轻量化和低成本的要求。

对摸底试验车进行对标仿真分析,找出不符合小偏置试验的因素,针对其不足从碰撞策略上进行改进,对比不同的策略方案设计，将吸能+掠过策略作为最终的策略方案。

1 有限元模型简述1.1 有限元模型摸底试验车网格数量约为230万(只对车体结构进行评估，不带假人)，整车质量为1 914 kg，运用Altair的RADIOSS求解器作为仿真分析工具，分析有限元边界条件基于IIHS法规的测试内容。

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。