基于ANSYS/LS-DYNA轮椅车碰撞仿真测试研究
发布时间：2022-01-15 03:47
为了获得轮椅车碰撞过程中准确的加速度曲线,设计轮椅车碰撞试验机吸能装置。在分析国内外关于轮椅车碰撞测试标准的基础上,采用模块化设计了轮椅车碰撞试验机。重点叙述了试验机的总体设计与采用ANSYS/LS-DYNA设计吸能装置。该系统不仅能对轮椅车的系固系统和安全系统按相关标准进行碰撞试验测试,而且提供了基于有限元分析方法进行碰撞加速度曲线设计,对国内测试设备的设计理念起到引领作用。
【文章来源】：机械制造与自动化. 2020,49(05)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
系统整体布置方式
根据标准，碰撞试验所需的加速度/减速度的要求是，减速过程中减速度a>20g，时间>15 ms,a>15g，时间>40 ms，减速持续过程≥75 ms。仿真分析的目的在于为实车碰撞试验使用的圆柱壳规格参数、数量、布置形式等作一个初步判断，仿真分析的结果可用于实车的实际初始布置方案，再通过实验来验证仿真分析的有效性。仿真过程第1步要定义单元类型及材料属性，轮椅车碰撞试验是通过焊接到台车上的钢管塑性变形来吸能的，钢管的材料为Q235。在ANSYS/LS-DYNA中将其定义为分段线性弹塑性材料(piece-wise linear)[1]。第2步要对被分析对象进行网格划分，由于刚体在仿真计算中不产生变形，故两个刚体的网格划分采用默认体网格划分映射网络即可[2-3]。划分壳单元网格时，手动设置网格长度尺寸为0.005，再通过面划分映射网格。第3步要定义接触面及约束，根据运行特性将壳单元底部距离刚性平台最近的节点建立成一个Component，再通过约束中的extra-node-set将其添加到刚体单元上后即可模拟出实际的连接效果[3-4]。第4步是加载与求解。国家标准要求刚性平台碰撞前的速度为48 km/h，将碰撞平台及轮椅车添加一个初速度即可。最后保存成K文件输出到LS-DYNA Solver求解即可。设置完成后，运行就可以得到结果。下面对仿真结果进行分析，由于篇幅有限，只列了85 ms终止时的应力图及整个过程的加速度变化图，如图2、图3所示。从图2可以看出，仿真结果几乎可以满足标准中的减速度要求，但是从仿真过程应力图可以看出，在减速的最后阶段，吸能管压缩变形严重，材料进入破坏模式后，仿真效果不佳，特别是碰撞后期，结果存在着很大的不确定性，故改为4根吸能管，这样每根管的吸能量减小，变形也会减小，仿真结果也更可靠。改变吸能管布局，增加1根长300 mm的吸能管后，仿真试验其他参数不变，分析碰撞加速度波形的变化。图4为增加1根管后碰撞减速结束状态时的等效应力图。图5为仿真加速度波形。
改变吸能管布局，增加1根长300 mm的吸能管后，仿真试验其他参数不变，分析碰撞加速度波形的变化。图4为增加1根管后碰撞减速结束状态时的等效应力图。图5为仿真加速度波形。图4 4根吸能管时的碰撞结束时刻应力图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LS-DYNA的保险杠耐撞性虚拟试验研究[J]. 夏磊,陈昆山. 车辆与动力技术. 2013(01)
[2]基于薄壳单元的薄膜结构褶皱分析[J]. 张建,杨庆山,谭锋. 工程力学. 2010(08)
[3]汽车碰撞数值模拟中应变率效应问题的讨论[J]. 付锐,魏朗. 中国公路学报. 1999(03)
本文编号：3589838
【文章来源】：机械制造与自动化. 2020,49(05)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
系统整体布置方式
根据标准，碰撞试验所需的加速度/减速度的要求是，减速过程中减速度a>20g，时间>15 ms,a>15g，时间>40 ms，减速持续过程≥75 ms。仿真分析的目的在于为实车碰撞试验使用的圆柱壳规格参数、数量、布置形式等作一个初步判断，仿真分析的结果可用于实车的实际初始布置方案，再通过实验来验证仿真分析的有效性。仿真过程第1步要定义单元类型及材料属性，轮椅车碰撞试验是通过焊接到台车上的钢管塑性变形来吸能的，钢管的材料为Q235。在ANSYS/LS-DYNA中将其定义为分段线性弹塑性材料(piece-wise linear)[1]。第2步要对被分析对象进行网格划分，由于刚体在仿真计算中不产生变形，故两个刚体的网格划分采用默认体网格划分映射网络即可[2-3]。划分壳单元网格时，手动设置网格长度尺寸为0.005，再通过面划分映射网格。第3步要定义接触面及约束，根据运行特性将壳单元底部距离刚性平台最近的节点建立成一个Component，再通过约束中的extra-node-set将其添加到刚体单元上后即可模拟出实际的连接效果[3-4]。第4步是加载与求解。国家标准要求刚性平台碰撞前的速度为48 km/h，将碰撞平台及轮椅车添加一个初速度即可。最后保存成K文件输出到LS-DYNA Solver求解即可。设置完成后，运行就可以得到结果。下面对仿真结果进行分析，由于篇幅有限，只列了85 ms终止时的应力图及整个过程的加速度变化图，如图2、图3所示。从图2可以看出，仿真结果几乎可以满足标准中的减速度要求，但是从仿真过程应力图可以看出，在减速的最后阶段，吸能管压缩变形严重，材料进入破坏模式后，仿真效果不佳，特别是碰撞后期，结果存在着很大的不确定性，故改为4根吸能管，这样每根管的吸能量减小，变形也会减小，仿真结果也更可靠。改变吸能管布局，增加1根长300 mm的吸能管后，仿真试验其他参数不变，分析碰撞加速度波形的变化。图4为增加1根管后碰撞减速结束状态时的等效应力图。图5为仿真加速度波形。
改变吸能管布局，增加1根长300 mm的吸能管后，仿真试验其他参数不变，分析碰撞加速度波形的变化。图4为增加1根管后碰撞减速结束状态时的等效应力图。图5为仿真加速度波形。图4 4根吸能管时的碰撞结束时刻应力图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LS-DYNA的保险杠耐撞性虚拟试验研究[J]. 夏磊,陈昆山. 车辆与动力技术. 2013(01)
[2]基于薄壳单元的薄膜结构褶皱分析[J]. 张建,杨庆山,谭锋. 工程力学. 2010(08)
[3]汽车碰撞数值模拟中应变率效应问题的讨论[J]. 付锐,魏朗. 中国公路学报. 1999(03)
本文编号：3589838
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3589838.html
