汽车保险杠碰撞有限元分析
摘要：本文基于Hypermesh和LSDYNA软件对保险杠的正面碰撞进行了仿真模拟分析，分析了保险杠的耐撞性，并以计算结果为依据对保险杠的结构进行了改进优化其吸能能力，对深入研究整车正面碰撞的模拟仿真具有重要的参考价值
关键词：保险杠碰撞优化
Abstractthispapera
alyzedfromthepositiveimpactbumperso
thesimulatio
oftheHypermesha
dLSDYNAsoftwarethispapera
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dputthestructureofbumperimprovedoptimizetheabsorptio
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Keywordsbumpercollisio
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随着轿车的大规模生产和使用也由于车速的不断提高汽车交通事故的发生率已经大大的增加了。在汽车交通安全事故中出现几率最高的是汽车碰撞其中正面碰撞最普遍。据资料显示汽车发生正面碰撞的概率在40左右。因此研究正面碰撞特性对降低乘员的伤害非常重要1。而汽车结构中的保险杠是正面碰撞时主要的承载和吸能构件提高保险杠的吸能能力可以降低整车碰撞中的加速度对乘员起保护作用2。因此对保险杠吸能特性的研究有着重要的意义。
汽车碰撞是指汽车在极短的时间内发生剧烈碰撞是一个瞬态的复杂物理过程它包含结构以大位移、大转动和大应变为特征的几何非线性和各种材料发生大应变时所表现的物理非线性材料非线性。本文针对汽车碰撞中的复杂性运用数值模拟分析方法将有限元理论和显式动力学理论相结合以研究汽车保险杠的碰撞特性同时按照乘用车保险杠系统低速碰撞实验规程SAEJ2319的要求对某国产汽车的保险杠进行刚性墙的正面碰撞仿真模拟分析为以后保险杠改进设计以及整车碰撞仿真提供良好的基础。
1碰撞模型低速碰撞计算方法
由于低速碰撞分析属于非线性动态接触变形问题，在此采用显式有限元中心差分法来做多步代入求解计算，有限元方程描述如下3：
f（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
这里，在时间
时刻，、、、为已知量，再将质量矩阵对角化，即可求得（7）式，从而代入求出各时刻解。
2保险杠碰撞仿真的基本过程
本次模拟仿真的有限元计算软件选用LSDYNA它是功能齐全的几何非线性求解程序以显式求解、结构分析、非线性动力分析为主但其前处理功能相对较差4故本次实验使用了CATIA、Hypermesh和LSDYNA联合建模求解技术其整个实验的技术流程参见图1。使用CATIA建立保险杠的几何模型然后将该模型导入Hypermesh中进行网格划分建立有限元模型并r