正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配分析规范（LS-DYNA子模型法）

正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配CAE分析规范（LS-DYNA子模型法）目录1范围 12规范性引用文件 13软件设施 14输入条件 14.1车体碰撞波形 14.2子系统模型 14.3假人定位信息 24.4约束系统零部件性能参数 34.5假人模型 35输出物 36分析方法 46.1分析流程 46.2全宽正碰类型 46.3分析计算模型 57数据处理及结果评价 67.1模型检查 67.2数据处理 77.3结果评价 78分析报告 7正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配CAE分析规范（LS-DYNA子模型法）范围本规范规定了乘用车正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配分析的要求。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。整车CAE通用建模规范乘用车碰撞安全整车建模规范乘用车碰撞安全约束系统建模规范C-NCAP管理规则GB11551乘用车正面碰撞的乘员保护软件设施乘用车正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配CAE分析，软件设施包括以下内容：前处理软件，使用PRIMER14.0及以上版本；后处理软件，使用HYPERVIEW14.0及以上版本；求解器软件，使用LS-DYNA971R7.0.0。输入条件车体碰撞波形乘用车正面全宽碰撞前排假人约束系统仿真分析输入车体波形为整车100％正面全宽碰撞CAE分析或实车正面碰撞试验中左侧B柱下端X向加速度。若左、右侧加速度差异很大，取平均加速度作为输入。子系统模型输入子系统模型应包含白车身模型、安全带系统、气囊系统、座椅总成、仪表板和转向管柱等系统有限元分析模型，满足《整车CAE通用建模规范》、《乘用车碰撞安全整车建模规范》和《乘用车碰撞安全约束系统建模规范》的具体要求，如图1约束系统仿真模型示例。图1正面约束系统模型示意图假人定位信息准确的输入正面碰撞假人定位信息的设计值或实测值，保证每版分析数据的假人定位信息的一致性，如图2及表1所示。图2正面碰撞前排假人定位图示表1正面碰撞前排假人定位信息表驾驶员侧假人定位信息乘员侧假人定位信息A下颚到转向盘下轮缘A下颚到仪表板B鼻子到风窗玻璃顶端B鼻子到风窗玻璃顶端C腹部到转向盘下轮缘C腹部到仪表板DH点到门槛DH点到门槛E膝关节到门槛下边缘E膝关节到门槛下边缘F膝关节到仪表板边缘F膝关节到仪表板边缘G头至车顶G头至车顶θ颈部角度θ颈部角度SHX假人H点到门锁扣(X方向)SHX假人H点到门锁扣(X方向)SHZ假人H点到门锁扣(Z方向)SHZ假人H点到门锁扣(Z方向)α座椅实际靠背角α座椅实际靠背角约束系统零部件性能参数a)安全气囊性能参数（包括膝部气囊，如有）：气袋材料特性；气体发生器的压力曲线、质量流率曲线、温度曲线以及气体成份、百分含量；气囊点火时刻。b)转向管柱压溃特性：压溃力与压溃距离曲线；c）安全带性能参数：安全带织带延伸率；预紧器点火时刻、预紧特性曲线（如力与位移曲线或预紧量时间曲线）；限力等级。d）座椅性能参数：座椅座垫材料参数：弹性模量、密度、迟滞因子、卸载形状因子、名义应力应变曲线；座椅座垫摩擦系数。e）内饰件材料力学性能参数：弹性模量、泊松比、密度；应变率相关的应力应变曲线。假人模型正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配CAE分析所用假人为HybridⅢ50%有限元假人。输出物乘用车正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配CAE分析，输出物包括以下内容：计算模型及结果文件，文件名称参考《整车CAE通用建模规范》具体要求。分析报告，针对不同的车型统一命名为《XXX-TGX-YYY前排假人约束系统匹配CAE分析报告》（“XXX”用具体车型代号，“TGX”用阶段号代替，“YYY”用碰撞类型代替），报告内容按第8项规定的内容编制。分析方法分析流程乘用车正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配仿真流程，如图3所示。图3仿真流程图全宽正碰类型C-NCAP正面全宽碰撞正面碰撞车辆以56km/h的初始速度100%重叠正面冲击固定刚性壁障，如图4所示。GB11551正面全宽碰撞正面碰撞车辆以50km/h的初始速度100%重叠正面冲击固定刚性壁障，如图5所示。图4C-NCAP正面全宽碰撞图5GB11551正面全宽碰撞分析计算模型舱体结构保留从B柱到悬架安装点部分的白车身，删除其他部分，如图1示例，刚性化该部分白车身。座椅设置座椅模型应包含完整的座椅骨架、泡沫及设置正确的机构运动关系（如可调整）。泡沫采用DYNA57号材料*MAT_LOW_DENSITY_FOAM模拟；调节座椅位置至试验要求位置，需根据具体的正碰类型参考《CNCAP管理规则》中或《GB11551乘用车正面碰撞的乘员保护》中的要求；座椅调节完毕后，需要压缩座椅泡沫来模拟实际状态中假人坐下过程中产生的泡沫变形。假人定位依照本文4.3进行假人定位信息，保证假人H点与设计或实测H点一致；假人坐姿各主要空间测量参数与设计或实测一致；保证假人与地板、座椅坐垫及靠背等零部件无初始穿透。安全带设置安全带建模主要工作：建立卷收器、织带（1D，2D）、滑环（D环）、锁扣等模型。安全带卷收器中还包含预紧器和限力器以及相应传感器的建模；滑环通过关键字*ELEMENT_SEATBELT_SLIPRING建立；安全带限力功能通过关键字*ELEMENT_SEATBELT_RETRACTOR建立；安全带预紧功能通过关键字*ELEMENT_SEATBELT_PRETENSIONER建立；触发传感器采用关键字*ELEMENT_SEATBELT_SENSOR建立，SBSTYP选用时间触发传感器类型3。接触设置乘用车正面全宽碰撞前排假人约束系统匹配分析模型，需要定义以下接触：假人自接触（假人有限元模型中已定义）；假人对座椅的接触，采用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID定义，主面为假人接触面，从面为座椅泡沫接触面，接触厚度设置为2mm；假人对安全带的接触（包含安全带1D、2D单元），2D安全带接触，采用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID定义，主面为假人接触面，从面为2D安全带单元，接触厚度设置为2mm；1D安全带接触，采用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE_ID定义，主面为假人接触面，从面为1D安全带节点集，接触厚度设置为2mm；假人对地板、内饰及踏板的接触，采用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID定义，主面为假人接触面，从面为地板、内饰及踏板的接触面；假人对气囊的接触，采用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID定义，主面为假人接触面，从面为气囊接触面，接触厚度设置为2mm，设置接触参数SOFT=2，SBOPT=3，DEPTH=5；气囊自接触，采用关键字*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACE_ID定义，从面为安全气囊单元，设置接触参数SOFT=2，SBOPT=3，DEPTH=5，摩擦系数FS=0.15，FD=0.1；气囊与内饰的接触，采用关键字*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID定义，主面为内饰接触面，从面为安全气囊单元，接触厚度设置为2mm，设置接触参数SOFT=2，SBOPT=3，DEPTH=5。载荷与边界重力载荷，采用关键字*LOAD_BODY_Z定义，施加于整个模型，重力加速度为9.81E-3mm/ms2；初速度，采用关键字*INITIAL_VELOCITY定义，施加于整个模型，大小为-13.889mm/ms；边界条件，采用关键字*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID，施加于刚化白车身B柱下端加速度传感器位置，为本文4.1中涉及的左侧B柱下端X向加速度。输出设置有限元假人：输出用于计算假人伤害的头、颈、胸、髋及腿部等位置传感器的加速度、位移和载荷曲线（假人模型内部已定义）；约束系统：输出安全带载荷数据。数据处理及结果评价模型检查计算完成后首先对结果进行检查，判断模型是否正确，结果是否可信。检查内容包括：观察动画输出是否正常，是否有零件或总成未连接、焊点遗漏等；观察系统沙漏能是否在正常范围内，要求沙漏能小于总能量的5%；观察系统质量增加是否在正常的范围内，要求增加质量小于模型质量的2%；若有试验数据，需要进行先进行试验与仿真的对标分析校核。视察仿真中假人运动姿势、气囊展开状态是否与试验录像相符；依照对标的先易后难原则，先从影响因素较少的指标对起；采用“从下至上”的原则进行加速度校核。需要校核的加速度依次是：骨盆加速度、胸部加速度、头部加速度；采用“从下至上”的原则，需要校核的指标有小腿压缩力、弯矩、大腿压缩力、膝盖滑移位移、胸部位移量等。数据处理正面全宽碰撞前排假人伤害头部三轴向加速度Ax、Ay、Az，及HIC36值等；颈部剪切力Fx、拉伸力Fz、弯矩My；胸部三轴向加速度Ax、Ay、Az，胸部压缩量Dx，胸部VC值；髋部三轴向加速度Ax、Ay、Az，