整车侧面碰撞分析规范

Q/SZJ191001-2017整车侧面碰撞分析规范SpecificationofSideCrashAnalysisforFullVehicle20XX20XX-09-30实施20XX-08-28发布XXXX汽车工程技术有限公司发布Q/SZXX-X-2017整车侧面碰撞分析规范范围本标准规定了术语和定义、整车侧面碰撞分析要求及方法。本标准适用于本公司整车侧面碰撞CAE分析。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。GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护；C-NCAP中国新车评估程序；整车碰撞分析有限元建模规范。术语和定义无。摘要Abstract本规范描述了整车侧面碰撞的分析流程，移动壁障行驶方向垂直于车辆，碰撞速度50km/h，如图1所示。ThisdocumentdescribesthecommonProcedurefortheanalyticalsimulationofthesideimpact.Thedirectionofthemovingdeformablebarrierisperpendiculartothevehicle.图1侧面碰撞示意图流程图ProcessFlowDiagram整车侧面碰撞分析流程图如图2所示，其中有限元基础模型根据整车碰撞分析建模规范建立。侧面可变形移动壁障设定DefineMDB侧面可变形移动壁障设定DefineMDB有限元基础模型输入Finiteelementmodelinput检查基础模型C检查基础模型Checkbasemodel分析模型接触设置Contactset控制卡片设置Controlcardset控制卡片设置Controlcardset传感器及截面力布置Layoutofsensorandsection座椅位置调整A座椅位置调整Adjustseats边界条件设置Bound边界条件设置Boundaryconditions提交计算S提交计算Submittoanalysis假人及安全带调整Adjustdummyandseatbelt地面设定D地面设定Definegroundline结果处理结果处理Result图2侧面碰撞分析流程图工具描述ToolDescription仿真分析过程中需要用到的如下软件:Thefollowingsoftwarefacilitatestheanalyticalsimulationprocess:前处理(Preprocessors):HyperMesh,Primer求解器(AnalysisCode):LS-DYNA后处理(Postprocessors):Hyperview,Hypergragh,LSPrePost建模过程ModelingProcedure单位Units建模中所用单位制如下所示:Theunitsusedinthemodelingareasfollows:力(Force) 牛顿(KN)质量(Mass) 吨(kg)长度(Length) 毫米(mm)时间(Time) 秒(ms)内容Contents侧面碰撞分析必须包含整车有限元模型和可变形移动壁障，整车模型建模参考《整车有限元建模规范》。AfullvehicleFiniteElementmodelandmovingdeformablebarrierareneeded.DetailedmodelingprocedurecouldbefoundintheEntireVehicleCrashAnalysisFiniteElementModelingSpecification.坐标系CoordinateSystems整车有限元模型采用标准的笛卡尔整体坐标系，当测量加速度、速度和侵入量时，可能需要采用局部坐标系。TheFiniteElementmodelsshouldusethestandardglobalCartesiancoordinatesystem.Whenmonitoringaccelerations,velocities,anddisplacements,localcoordinatesystemsmaybeused.建模技巧ModelingTechniques有限元基础模型输入整车碰撞有限元基础模型根据《整车碰撞有限元建模规范》建立，主要包括：白车身总成，底盘总成，动力系统，转向系统，仪表板横梁，踏板机构，保险杠，冷却系统，进排气系统，燃油系统，电力系统，座椅，配重质量点等其他对碰撞分析结果存在影响的模型。检查有限元基础模型7.4.2.1检查如4.4.1所述的模型，要求数模齐全，网格质量及连接满足《整车碰撞有限元建模规范》要求。7.4.2.2检查整车质量和质心坐标是否调至设定的整备质量状态，根据《整车碰撞有限元建模规范》来调整整备质量。“车辆整备质量”指处于运行状态的车辆质量，没有驾驶员、乘客和货物，但加满燃料、冷却液、润滑油，并带有随车工具和备胎。一般来说，分析的整车质量=整备质量+假人质量+行李质量。7.4.2.3检查动力总成设定，是否符合设计的质量、质心坐标以及转动惯量74.2.4检查整车有限元模型的车轮胎压设置，是否按照设计值设定。传感器及截面力布置传感器布置通常B柱下部的传感器较为稳定，当作整车碰撞加速度传感器；B柱内板传感器布置，见图3；车门内板传感器布置，见图4。图3B柱传感器布置参考图图4车门内板传感器布置参考图截面力布置侧围、B柱布置；顶盖横梁截面布置；门槛、地板横梁截面布置。座椅位置调整调整座椅位置，座椅靠背角。前排座椅位置，对于纵向可调节的座椅，应使其“H”点位于行程的中间位置或者最接近于中间位置的锁止位置。对于长条座椅，应以驾驶员位置的“H”点为基准。前排座椅靠背如果可调，座椅靠背应调节到使人体模型躯干倾角尽量接近制造厂规定的正常使用角度，若没有规定，则应调节到从铅垂面向后倾斜250角的位置。如果可调，后排座椅或后排长条座椅应处于最后位置。假人及安全带调整根据“H”点坐标调整假人位置，之后导入安全带模型，约束假人。在一些初步的整车碰撞分析中，可以用质量块代替假人配重来计算，其质量与假人相同。地面设定根据总布置提供的地面线数据，建立地面，并给出地面和车辆之间的约束关系，地面类型RWPlanar，与整车XY平面平行。侧面可变形移动壁障设定导入侧面可变形移动壁障，根据相应的法规调整壁障与车之间的位置关系。以GB20071-2006为例，壁障中心线对准试验车前排座椅R点，壁障蜂窝铝最下点位置离地高度为300mm。见图5、图6。图5MDB可变形壁障图6AEMDB可变形壁障析模型接触设置正面碰撞分析模型主要包括以下接触：CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE:刚性壁障与车接触；CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE:整车自接触；CONTACT_AUTOMATIC_SPOTWELD：整车焊点与车身连接接触。假人与车的接触。控制卡片设置计算控制卡片主要定义：CONTROL_TERMIANTION:设定分析时间100ms；CONTROL_TIMESTEP:设定计算控制时间步长，根据网格质量控制最小单元尺寸确定。当最小单元尺寸为3mm时，dt2ms应大于6.0×10-4ms；CONTROL_SHELL:设定壳单元控制卡片；CONTROL_SOLID:设定体单元控制卡片；CONTROL_CONTACT:设定接触控制卡片；CONTROL_PARALLEL:设定并行处理器控制卡片：CONTROL_OUTPUT:设定输出参数控制卡片；CONTROL_ENERGY:设定能量控制卡片。数据输出卡片主要定义：DATABASE_GLSTAT：定义文本输出总体信息；DATABASE_MATSUM：定义文本输出材料信息；DATABASE_NODOUT：定义文本输出节点信息；DATABASE_RCFORC：定义接触数据输出信息；DATABASE_SLEOUT：定义文本输出梁单元信息；DATABASE_SECFORC：定义截面数据输出信息；DATABASE_BINARY_D3PLOT：定义计算结果文件输出信息；DATABASE_BINARY_D3THDT：定义单元历史数据输出信息。假设和限制Assumptions/Limitations假设Assumptions焊接假设WeldAssumptions8.1.1.1除非特别指定，通常情况下不考虑焊点失效。8.1.1.2所有焊点都起作用。8.1.1.3当不能获得焊点信息时，焊点间距为40-60mm。材料假设MaterialAssumptions8.1.2.1同一个PART中，所有区域的材料属性一致。8.1.2.2考虑应变率影响。8.1.2.3不考虑材料撕裂。几何假设GeometryAssumptions8.1.3.1忽略非显著特征，如直径小于6mm的孔。8.1.3.2不考虑制造过程中产生的褶皱、裂缝及其他非设计特征。刚性部件RigidComponents8.1.4.1在碰撞过程中变形很小的件设置为刚性。8.1.4.2螺栓通常被看做不失效的刚性连接。影响很小的部件8.1.5.1对结果影响很小的部件可以不包含在模型中，但是要配重。限制Limitations材料Material8.2.1.1材料的应力应变曲线只是试验值的近似。数值限制NumericalLimitations8.2.2.1任何数值解都是近似解。载荷和边界条件Loads/BoundaryConditions按照法规要求给定整车碰撞速度。GB20071-2006乘用车侧面碰撞的乘员保护规定碰撞速度为49-51km/h，C-NCAP中国新车评估程序设定碰撞速度为50-51km/h。在整个侧面碰撞分析的过程中，要设定重力加速度，加速度值为9.8l×10-3mm/ms2。结果Results分析结果主要包括：能量转换及质量缩放，B柱变形模式，B柱内板及车门内板的侵入量和侵入速度。能量转换及质量缩放在碰撞过程中，要求总能量变化平稳，沙漏能占总能量的比重小于5%，质量增加比例小于5%。B柱变形模式B柱的变形模式的很大程度上影响着整车侧面碰撞性能，碰撞时要尽量避免B柱发生较大的弯曲变形。侵入量和侵入速度根据模型中设定的传感器，测量B柱及车门内板的侵入量和侵入速度。电池包的变形情况电池包在碰撞过程中尽量避免与周围零件接触，电池包的最大应变应在许用应变范围内。性能要求PerformanceRequirements表1侧面碰撞分析C-NCAP五星结构评价标准考察项目标值B柱最大侵入速度(mm/ms