汽车正面碰撞的有限元虚拟现实模拟

图3 汽车正碰实验与有限元分析结果对比
由于整车的碰撞性能取决于零部件的吸能性能,要改善整车的碰撞性能,必须改善零部件的吸能特性,车辆的前部吸能部件中,主梁起着至关重要的作用,图4是随着时间历程,主梁的变形特性。

图4 中间几个时刻仿真计算变形结果
变形结果可以从表面上来判断部件吸能性能的好坏,比如同一个部件发生轴向压缩变形比发生弯曲变形时吸收的能量多。但许多情况下,变形的差别不是非常明显,这个时候需要根据变形的内能来判断部件吸能多少。图5是主梁的变形内能和整车变形内能的曲线对比;图6是整车的内能、动能和总能量随时间历程的变化情况。

图5 主梁的变形内能和整车变形内能曲线对比

图6 整车内能、动能和总能量随时间历程的变化情况
实车试验是模型检验的基础,采用的指标是B柱加速度曲线。计算曲线和试验曲线的对比见图7。从图7中可以看到2条曲线比较相似,曲线的走势、波峰波谷的变化及峰值点都比较接近,基本可以认为仿真模型是正确的。

图7 B柱加速度曲线仿真和实验结果对比
4、正面碰撞车身结构抗撞性研究
汽车的被动安全性能研究主要包括2大部分,第一是车身结构变形吸能的研究,因为安全车身的作用而使得在碰撞过程中冲击的能量得到最佳的分布和吸收;第二是乘员约束系统的研究,通过乘员约束系统的作用使得一次碰撞过程中乘员分得的能量能够在二次碰撞中(乘员与驾驶室内物体的碰撞)得到有效的释放,从而达到保护乘员生命安全的目的。在整车的正面碰撞过程中,乘员所处的驾驶室内叫做生存区,要求变形非常小,以保证乘员的生存空间。车身主要的变形吸能部分是汽车前围板之前的部分,因此,合理的布置汽车正碰变形吸能区的梁系结构十分重要,图8即为汽车正碰梁系结构的力和能量传递路径分析。

图8 汽车正碰梁系结果的力和能量传递路径
汽车的前部变形区主要有2个区域:第1个区域较软,是汽车的保险杠,也就是防





