Methods_1_tno

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March 14, 2005
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MADYMO Multibody vehicle models
• Detailed car structure • Main interior parts • Dummy, airbag, belt • Front surface for contact
MADYMO
碰撞试验 & 工程服务 Safety R&D: • 欧盟试验法规制定 • 开发碰撞假人
• 损伤生物力学研究 • 吸能材料研究 • 前瞻10年的TRM (Technical Road Map)
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TNO Automotive China
TNO 汽车的全球工程支持网络
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乘员空间总布置
CS = 310
KD = 154
CS-KD=156 CS-
确定新车型的乘员空间总布置及关键设计参数
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乘员空间总布置
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碰撞波形分析
定义新车型的目标波形
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乘员空间变形
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主要结构件变形
碰撞前
碰撞后
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• 整车动力学仿真优化 • 悬架控制系统开发 • NVH, durability, handling, etc • X-by-Wire, VDC, etc
• 主动安全传感/控制系统开发
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TNO汽车碰撞安全部门
TNO Automotive Safety Solutions (TASS)
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TNO 汽车
碰撞安全 Crash Safety 法规认证 Homologation
高级动力系统 Adv. Powertrains
高级车辆动力学 Adv. Vehicle Dynamics
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乘员空间分析
碰撞前
碰撞后
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IIHS OFFCAP – Restraint Performance
安全带受力分析 -虚线 (Shoulder belt),实线 (lap belt)
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波形基本特征
• 矩形波 (square-wave)吸能特性最好,但不利于乘员响应 • 优良的波形分三个明显的区域:
– 0-20 ms: 峰值出现在10 ms左右, 峰值15-20 g, 便于气囊传感器触发, 也 有利于及早消除乘员与安全带之间的间隙,提高ridedown效率 – 气囊展开过程 (>30 ms), 加速度值6-8 g, 保证气囊完全展开,乘员以较小 的相对速度与气囊接触 – 加速度逐步上升(>50 ms),提高ridedown效率,保证最大变形量和tm (v=0),以及较小的rebound速度
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乘员舱变形
碰撞前
碰撞后
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车身结构拆解
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IIHS OFFNCAP – Dummy kinematics
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5★/5★ 271 / 466 38 / 41 2173kg / 2699kg 3.5L V6 PT, LL Good Acceptable Good / Good Good / Good Good
5★/5★ 497 / 438 43 / 44 2400kg / 2724kg 3.0L PT, LL, SAB Good Good Good / Good Good / Good Good
MB 结构模型的优势 • 适合于概念设计阶段 • CPU时间少 • 修改模型容易 • 有利于加深对碰撞过程的工程理解
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FE component
FE
MB
Joint characteristics
MB joints
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• VOR (Vehicle-Occupant-Restraint) 系统设计方法
– OEM在概念设计阶段,将Vehicle, occupant, restraint做为一个完整的系 统,在给定airbag/belt特性、碰撞速度、最大变形量的基础上,优化车 身结构变形特性 (pulse tuning),以实现最小的乘员的损伤值。
5★/4★ 431 / 348 42 / 48 2386kg / 2760kg 2.9L V6 PT, LL Good Good Good /Good Good / Good Good
4★/4★ 554 / 366 45 / 54 2028kg / 2292kg 3.5L V6 PT, LL Good Good Acceptable / Good Good / Good Good
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发动机舱变形量
尺寸 发动机前空间 (D1) 发动机后空间 (D2) 碰撞前 发动机尺寸 (E) 可变形区 碰撞后 碰撞后尺寸 (SL1 / SL2) 总变形 510 22 370 532 511 / 64 575 459 700 459 367 / 144 511 435 129 425 564 295/30 325 535 520 535 410 / 92 502
• 产品定义
– – – – 基本的安全性能指标 基本安全系统配置 同一种车型的不同配置 (发动机、变速箱) – 最重/最轻 改进或变型车 (hatch-back, trunk, convertible, etc) • E.g. TOYOTA Vitz, Platz, FunCargo, Will-Vi, bB 都是基于Vitz的变种车
q 吸能转向柱 - 设计准则
q 膝垫 - 吸能要求 - 位置、外型
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q 车身碰撞波形 - 性能要求
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确定设计参数 - 波形控制 (Pulse tuning)
• 传统的方法
– OEM负责设计车身结构 (在给定碰撞速度和最大变形的条件下,设计车身 结构,保证最大吸能, 最小侵入, 加速度最小) – Supplier优化约束系统 (根据碰撞波形,优化约束系统,保证乘员损伤值 满足设计目标) – 在产品开发后期,改动结构的代价太大,而约束系统调整相对成本较低 – 如果车身结构存在缺陷,约束系统开发难度较大,其调整范围有限,影 响最后的安全性能
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白车身 (BIW)
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竞争车型评估 - 整体安全性能
US NCAP Rating HIC CG Test Weight/GVW Engine Safety feature IIHS OFFCAP Rating Structure Head(neck)/Chest Leg,Foot(left/right) Dummy kinematics
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概念阶段的结构优化 – Multibody 模型
TNO Automotive Japan - MB结构吸能优化 TNO Automotive Japan – MB结构优化 (侧面碰撞) TNO Automotive MB Vehicle model
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TNO - 荷兰国家应用科学研究院
Netherlands Organisation for Applied Scientific Research
• 欧洲最大的独立研究机构之一,创立于1930年 • 总部位于荷兰Delft • 全球共有5,500多名员工 • 每年的研究资金超过6亿欧元 • 致力于应用科学技术的创新,涵盖汽车、能源、 医药、国防等14个应用技术领域
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确定设计参数 - 碰撞波形控制
蓝色: 原始波形 红色: 等效波形 hina
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确定设计参数 -波形控制 方法1: AutoDOE
Factor L9(34) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 E ratio 4:6 4:6 4:6 5:5 5:5 5:5 6:4 6:4 6:4 Deformation 600mm 650mm 700mm 600mm 650mm 700mm 600mm 650mm 700mm Deformation Ratio 2:1 3:1 4:1 3:1 4:1 2:1 4:1 2:1 3:1 HIC 549 515 469 526 477 352 473 418 354 Injury CG 50.6 58.1 60.9 53.9 55.1 36.5 49.1 36.1 37.9 Pcombine (%) 15.3 21.1 23.5 17.5 17.9 6.8 13.5 7.2 7.2