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基于RADIOSS的车身正面碰撞仿真分析

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行业应用 •

Industrial Application

基于

RADIOSS的车身正面碰撞仿真分析

!

宁士翔，

胡静波，

庆光蔚，

王小燕，

王爽

(

南京市特种设备安全监督检验研究院大数据中心，江苏南京210019)

摘要：

根据GB11551-2014

《汽车正面碰撞的乘员保护》法规的要求，以某型客车车身为研究对象，将建好

的几何模型导入HyperMesh

软件中，通过拓扑修复、抽取中面以及简化模型等操作，完成对车身数模的几

何清理，建立了车身正面碰撞有限元模型％在RADIOSS

环境下，设置材料属性，选取弹簧单元焊点模型以

及TYPE7

接触类型，对其正面碰撞过程进行数值模拟，同时对碰撞过程中的车身变形、能量转换规律以及

速度和加速度进行分析％将仿真结果与实车碰撞试验结果进行对比，验证了车身模型的正确性％结果说明

基于RADIOSS

的计算机仿真方法不仅能指导客车车身的碰撞试验，并且可以大量缩减实车试验成本，具

有较大的工程借鉴意义％此方法为车身结构的进一步优化提供了研究基础％

关键词：

客车车身；正面碰撞；RADIOSS

；仿真

中图分类号：U463.82 + 2

文献标识码：A DOI

: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.02.011

引用格式：

宁士翔,胡静波,庆光蔚,等.

基于RADIOSS

的车身正面碰撞仿真分析[J],

信息技术与网络安全,2021

,

40(2)

: 66-69.

Simulation analysis of car body frontal crash based on RADIOSS

Ning Shixiang ,

Hu Jingbo ,

Qing Guangwei ,

Wang Xiaoyan ,

Wang Shuang

(Big Data Center

, Nanjing Special Equipment Safety Supervision Inspection and Research Institute

, Nanjing 210019

, China)

Abstract:

Based on the car collision regulation of GB 11551 -2014

“The protection of the occupants in the event of a

frontal collision for motor vehicle

”，aiming at coach body, the geometry model was imported into the HyperMesh software,

geometric cleaning of the digital model of the car body was completed through topology repair, midface extraction and

simplified model operations , and the finite element model of frontal crash was established . It set the material properties ,

and selected the spring unit solder joint model and TYPE7 contact type in the software RADIOSS. The frontal crash pro­

cess of coach body was numerically simulated by the software RADIOSS . And coach body deformed , energy transfer rule ,

velocity and acceleration were analyzed. Through the comparison between simulation and test, the validity of coach body

model was verified . The results show that the computer simulation method based on RADIOSS can not only guide the

collision test of bus body, but also greatly reduce the cost of actual vehicle test, which has great engineering reference

significance . This method provides the research foundation for the improvement of coach body structure .

Key words :

coach body

； frontal crash

； RADIOSS

； simulation

0

引言

据相关资料统计

,2009-

2018

年,我国汽车保有

量和交通运输基础设施建设处于快速发展的重要

时期

#然而道路交通事故的发生量在我国近十年

内,整体呈现先降后升趋势

# 2015

年我国道路交通

事故发生量处历史低点

，而后再次岀现反弹

，2018

*

基金项目：

国家重点研发计划项目(2018YFC0809005) 年事故发生数甚至超过十年前的统计水平

，死亡人

数居高不下

，直接财产损失进一步增高[1]

#目前

，国

内外关于汽车被动安全性研究

，主要是通过实车试

验和计算机模拟仿真两种方法来进行的

#由于实车

试验需要大量的成本投入

，以及

“实车试验-

改进结

构-

再次实车试验

”需要较长的周期

，因此计算机

仿真模拟被广泛地运用于汽车被动安全性领域[2]

&

根据GB 11551-2014

《汽车正面碰撞的乘员保

66 投 稿网址:www. pcachina. com《

信息技术与网络安全》

2021

年第40

卷第2

期Industrial Application

•行业应用

护》

法规要求，

本文以某型客车车身为研究对象，

建

立了车身正面碰撞有限元模型#

利用RADI0SS

软件

对该型客车车身正面碰撞进行仿真计算［3］#

通过分

析碰撞过程中的变形、

能量、

速度以及加速度变化，

完成对该型客车车身在正面碰撞过程中的安全性

评价灼#

1

建立车身有限元模型

1.1

网格划分

在HyperMesh

软件中导入PR0-E

建好的几何

模型，

通过拓扑修复、

抽取中面以及简化模型等操

作，

完成对车身数模的几何清理#

由于客车车身在

正面碰撞过程中，

变形较小的是中尾部，

而变形较

大的往往是车头部分，

因此采取“

后疏前密”

的原则

划分网格#

车尾、

车身中部、

车头部分的网格单元大

小平均分别为20 mm、

15 mm、

10 mm #

客车车身有限

元模型如图1

所示，

共有426 299

个单元，

453 391

个节点#

图1

车身有限元模型

1 .2

材料属性设置

碰撞过程中的塑性变形是车身碰撞吸能的主要

形式，

合理的材料参数设置对碰撞仿真精度有着重

要的影响［54#

在有限元模型中，

车身蒙皮的材料是

08AL

钢,车身骨架是16Mn

钢#材料模型选用的是

RADI0SS

中各 向同性 的弹塑 性材料PLAS_J0HNS #

表1

是车身材料的密度、

泊松比、

弹性模量以及屈

服极限等参数#

表1

材料参数

名称

密度/(t/mm

3)

泊松比弹性模量/MPa屈服极限/MPa

08AL7.8

X 10

-90.3 207 000

196

16Mn7.8

X 10

-90.3 206 000

345

1.3

点焊装配

通常情况下，

车身各钣金件的连接方式主要有

焊接、

螺栓连接以及铆接#

其中车身装配的常用连

接方式是点焊#

在碰撞有限元仿真中，

模拟焊点模

《

信息技术与网络安全》

2021

年第40

卷第型主要有梁单元、

体单元以及弹簧单元几种形式［64#

本文选取弹簧单元焊点模型来装配客车车身各部

件，

其主要通过弹簧单元连接各部件的壳单元，

然

后通过定义弹簧单元的材料属性来模拟焊点的应

力应变特性#

图2

是车身装配的焊点模型，

共包含

了 6 728

个焊点#

图2

车身焊点模型

1 .4

接触设置

在汽车碰撞仿真计算中，

常用的接触类型有节

点与面的接触、

面与面的接触、

单面的自接触#

此次

碰撞仿真分析中，

接触类型选用的是RADI0SS

中的

/INTER/TYPE7274，

它可以模拟自接触以及主从点面

接触，

其中静摩擦系数设置为0.25 #

2

仿真结果分析

按照法规GB 11551-2014《

汽车正面碰撞的乘

员保护》

的要求，

在RADI0SS

软件环境下，

设置碰

撞初始速度为48.3 km/h，

仿真时间为130 ms #

2.1

变形分析

图3

是在不同时刻下(0 ms、

40 ms、

80 ms、

120 ms)

车身的变形图#

从图中可发现，

车头前部变形较大，

其中引擎盖、

前围、

保险杠的吸能效果较好#

此外，

在40 ms~

80 ms

时间段，

车身前部变形趋势明显，

在

之后的时间段，

车身结构变形不大#

图4(a)

是车门相对变形量曲线，

图中最大变形

量为4 mm，

碰撞结束后车门可以在不借助其他工具

的情况下打开#

图4(b)

是驾驶室的相对变形量曲

线，

由图可知最大变形量为46.4 mm，

远小于法规

规定的127 mm［84，

并且该变形量对驾驶室乘员的安

全生存空间影响不大#

2.2

能量分析

汽车发生碰撞时，

大部分动能都转化为系统内

能，

另外一部分则转化为沙漏能和接触能，

还有极少

部分以发光、

发热等形式耗散掉。

图5

是能量变化曲

线，

从图中发现，

系统总能量(

初始动能)

为360 kJ，

碰撞结束后，

系统内能为340 kJ，

占总能量的94.4% #

另外沙漏能为11 kJ，

占总能量的3%，

小于5%

的控

2

期 投稿网址：www. pcachina. com

67

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汽车碰撞模拟仿真分析

汽车碰撞模拟仿真分析

引言概述

汽车碰撞模拟仿真分析是一种用于研究汽车碰撞行为和评估车辆安全性能的有效工具。通过模拟仿真分析，可以预测车辆碰撞时的动力学响应、车辆结构变形、乘员保护性能等重要参数，从而为车辆设计和安全评价提供依据。本文将从不同角度详细分析汽车碰撞模拟仿真分析的相关内容。

正文内容

1. 碰撞模拟仿真的意义和优势

1.1 碰撞模拟仿真的意义

碰撞模拟仿真可以在物理实验之前对车辆性能和安全性进行全面有效的评估，为车辆设计提供指导和改进方向。

1.2 碰撞模拟仿真的优势

碰撞模拟仿真可以大幅度节省成本和时间，减少人力资源和实验设备的消耗，同时可以对碰撞过程中的细节进行深入分析。

2. 碰撞模拟仿真的基本原理和方法

2.1 碰撞模拟仿真的基本原理 碰撞模拟仿真基于有限元法和多体动力学原理，通过对车辆和碰撞体建立的数学模型进行求解，得出车辆碰撞时的动力学响应和结构变形。

2.2 碰撞模拟仿真的基本方法

碰撞模拟仿真的基本方法包括车辆建模、材料特性建模、约束条件设定、求解模拟过程和结果分析等。

3. 碰撞模拟仿真的关键技术与挑战

3.1 车辆碰撞行为建模

车辆碰撞行为建模是碰撞模拟仿真的关键技术之一，需要考虑车辆的刚体运动、车辆结构变形和碰撞力的传递等因素。

3.2 材料特性建模

材料特性建模是碰撞模拟仿真中的关键技术之一，需要准确描述车辆结构材料的力学行为，即材料的本构关系和损伤模型。

3.3 碰撞力传递与刚体运动

碰撞力传递与刚体运动是碰撞模拟仿真中的关键技术之一，需要准确计算车辆碰撞过程中的力学响应，包括碰撞时间、碰撞角度和碰撞动量等。

3.4 界面接触与摩擦 界面接触与摩擦是碰撞模拟仿真中的关键技术之一，需要准确描述车辆和碰撞体之间的接触行为和摩擦特性，包括接触力和接触面积等。

RADIOSS多域求解技术在汽车侧碰仿真的应用

RADIOSS多域求解技术在汽车侧碰仿真的应用

Altair 2013 技术大会论文集

-1-

RADIOSS 多域求解技术在汽车侧碰仿真的应用

RADIOSS Application of Multidomain Technique in

Vehicle Side Impact Simulation

储招友 施欲亮 吴沈荣 涂金刚

（奇瑞汽车股份有限公司试验与整车技术工程院 安徽芜湖 241008）

摘 要：

本文利用 RADIOSS 软件的多域求解技术，建立精细化的后门锁系统子域模型。分析引起

侧面碰撞工况下后门开启的原因，并提出有效改进方案，为工程设计提供虚拟仿真技术支持。这也

说明 RADIOSS 多域求解技术可以为局部精细化模型仿真带来新的解决方案。 关键词：

多域求解技

术 侧碰 仿真 门锁 RADIOSS

Abstract:

In this paper, a refined subdomain model of a rear door lock system is

established by using multi-domain technique in RADIOSS. The reasons are analyzed to

understand why the rear door opened during side impact, and corresponding

countermeasures are put forward. An effective resolution plan is proposed to

provide virtual simulation support for engineering design. It shows that the multi-

domain technique in RADIOSS brings a new solution method for simulations with locally

基于仿真的汽车碰撞事故分析研究

基于仿真的汽车碰撞事故分析研究

基于仿真的汽车碰撞事故分析研究

随着汽车产业的发展，人们对安全性的要求也越来越高。汽车碰撞事故是每个车主都不愿意面对的问题，但是确实是存在的。为了减少交通事故带来的损失和伤害，以及完善汽车安全技术，研究汽车碰撞事故分析显得尤为重要。近年来，基于仿真的汽车碰撞事故分析已经逐渐成为汽车安全技术的重要手段。

一、仿真技术在汽车碰撞事故中的应用

汽车碰撞事故往往发生在不同的情况下，仿真技术可以帮助汽车制造商和研究人员在安全实验室中进行额外的实验，并覆盖汽车在多种场景下的碰撞情况。汽车的碰撞测试通常包括正面碰撞、偏置碰撞、侧面碰撞等多种形式，在不同的碰撞情况下，仿真模型可以准确地模拟出汽车的碰撞效应，包括车身结构的变形程度、各个零部件的破坏程度等。

二、仿真技术的应用优势

相对于实验室测试，基于仿真的汽车碰撞分析具有以下优势：

1.可以更好地控制实验参数

在实验室测试中，车速、环境条件等实验参数往往难以控制，这会对测试结果产生一定的影响。而基于仿真技术，可以在各种情景下，更好地控制车速、路况等参数，模拟更真实的碰撞场景。 2. 能够减少试错和成本

在实验室测试中，需要对车辆进行人工操作和设备检测，测试成本较高。相比之下，基于仿真的汽车碰撞事故分析可以大大降低测试成本，避免不必要的试错过程。更重要的是，模拟实验也减少了对真实人体的伤害，避免了不必要的安全风险。

3. 能够快速获取测试结果

基于仿真技术的模拟测试可以快速提供反馈结果，这意味着车辆制造商可以在短时间内快速调整并发布新车型。此外，汽车碰撞事故所产生的数据可以通过软件进行存储和管理，随时进行数据分析，这为汽车安全技术的研究和开发提供了更好的数据支持。

三、仿真技术在汽车碰撞事故中的应用案例

1.仿真技术在新车型设计中的应用

现代汽车设计师使用仿真技术，来模拟并评估新车模型在碰撞中的反应。这可以使设计师在车辆制造的早期发现问题并给出解决方案。换句话说，仿真技术可以加快新车型的推出，保证车辆的安全。

RADIOSS整车碰撞模型转换方法的研究与应用

RADIOSS整车碰撞模型转换方法的研究与应用

RADIOSS整车碰撞模型转换方法的研究与应用

周会锋 杜汉斌 王大志 汤晓东

上海汽车股份有限公司乘用车公司 上海 201804

摘要：整车被动安全性研究是汽车研发领域中的重点，工程实际中经常遇到不同软件有限元模型之间的转化问题。本文根据实际工程的应用情况，详细的介绍了上海汽车某轿车整车碰撞模型从LS-DYNA格式转化为RADIOSS格式的具体应用方法，并最终将使用RADIOSS显式求解器对整车碰撞各工况的仿真分析计算结果与整车试验测试数据进行比较分析。从对比结果可以看出，采用RADIOSS显式求解器得到的整车碰撞仿真结果与试验结果吻合较好，计算精度较高，从而验证了新转化的RADIOSS模型的有效性，并进一步验证了模型的转化方法的可行性和合理性。同时，本文所介绍的模型转换方法和流程，可为各领域类似的模型转换工作提供一定的指导作用，具有重要的工程应用价值。

关键词：整车碰撞，模型转换方法，RADIOSS，工程应用

0 前言

仿真分析是汽车碰撞安全性研究的重要手段。在汽车被动安全性整车仿真分析中，常用的有限元仿真分析求解器软件有LS-DYNA、RADIOSS、PAM-CRASH、ABAQUS等。由于多方面的原因，不同的企业以及各类研究机构使用的仿真计算软件不尽相同，所以在实际工作中，不同软件模型之间的转换问题不可避免。曾有诸多人员对PAM-CRASH模型和LS-DYNA模型之间的相互转化做过研究分析，发现用不同求解器建立的模型的计算结果均非常接近，证明了使用PAM-CRASH和LS-DYNA不同求解器计算结果的相近性[1]。

在本文的分析中，针对上海汽车某项目，首先探讨了某轿车从LS-DYNA向RADIOSS的转换方法，然后针对RADIOSS格式的模型仿真分析结果与工程上的应用，利用整车64KPH偏置碰、50KPH全宽正碰、以及50KPH的可移动变形壁障等试验测试数据进行了比较。验证了RADIOSS求解器计算结果的在工程上的可行性，以及与试验结果的一致性。