保险杠低速碰撞CAE分析规范
目   录

1.    范围    1
2.    规范性引用文件    1
3.    分析流程    1
4.    分析要求    1
4.1 CAE分析有限元基础模型的输入    1
4.2  检查有限元基础模型    2
4.3  地平面设定    2
4.4  低速碰撞刚性移动壁障    2
4.5  分析模型接触    4
4.6  定义模型计算控制卡片，数据输出卡片    4
4.7  定义边界条件及要求    5
4.8  提交计算    5
4.9  分析结果数据处理    5





 
保险杠低速碰撞CAE分析规范
1.    范围
本规范规定了汽车保险杠低速碰撞CAE分析的要求等。
本规范适用于本公司汽车保险杠低速碰撞CAE分析。
2.    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。
LP-RD-RF-0113  整车碰撞分析有限元建模规范
GB 17354-1998汽车前、后端保护装置
3.    分析流程
汽车保险杠低速碰撞CAE分析流程见图1。
 
图1  汽车保险杠低速碰撞CAE分析流程图
4.    分析要求
4.1 CAE分析有限元基础模型的输入
将有限元模型导入CAE分析的前处理软件，该模型根据LP-RD-RF-0113整车碰撞分析有限元建模规范建立，为了节省分析时间，根据分析需求提取关键部位模型，分汽车前后两端说明，汽车前保险杠低速碰撞CAE模型主要包括：白车身总成的前机舱部分、动力系统、前保险杠总成、冷却系统、机舱电子电器、前大小灯具、配重质量点等其他对分析结果存在影响的模型；汽车后保险杠低速碰撞CAE模型主要包括：白车身总成C柱包括往后的部分、后保险杠总成、后大小灯具、后备胎、配重质量点等其他对分析结果存在影响的模型，分析前的输入需求见下表1。
表1  汽车保险杠低速碰撞CAE分析输入需求表
汽车保险杠低速碰撞CAE分析输入需求    分析汽车前端    3D数模：防火墙之前的白车身总成前机舱部分、动力系统、前保险杠总成、冷却系统、机舱电子电器、前端大小灯具、引擎盖、前车轮、前底盘系统、翼子板，以及上述数模的焊点及连接数据、材料牌号、厚度信息；
整车参数：整车整备质量及质心坐标、整车半载质量及质心坐标、空载\半载地平线。
    分析汽车后端    3D数模：白车身总成包括C柱往后的部分、后保险杠总成、后背门（行李箱盖）、后备胎、后车轮、后底盘系统、燃油系统、后部大小灯具，以及上述数模的焊点及连接数据、材料牌号、厚度信息；
整车参数：整车整备质量及质心坐标、整车半载质量及质心坐标、空载\半载地平线。
4.2  检查有限元基础模型
4.2.1  检查模型，要求数模齐全，网格质量及连接满足LP-RD-RF-0113整车碰撞分析有限元建模规范的要求。
4.2.2  检查整车质量和质心坐标是否按分析类型调至设计设定的状态，根据LP-RD-RF-0113整车碰撞分析有限元建模规范的要求来调整整备质量。“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，分析的质量工况包括整车整备质量与整车半载质量两种。
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。
4.3  地平面设定
地平面的设定按照前后轮胎的高度定义，地面类型为RWPlanar，与整车XY平面平行，经过轮胎网格的最下点。
4.4  低速碰撞刚性移动壁障
4.4.1  导入低速碰撞刚性移动壁障，刚性壁障尺寸参数如图2所示。
 
图2  低速碰撞刚性移动壁障
4.4.2  汽车保险杠低速碰撞根据GB17354-1998汽车前、后端保护装置又分纵向碰撞与车角碰撞，调整低速碰撞刚性移动壁障与车之间的位置关系，并且约束壁障除撞击方向外的所有方向位移，纵向碰撞包括正前方两次次与正后方两次，共四次低速碰撞、以正前方为例，模型布置见图3；车角碰撞是车辆与车辆纵向对称面呈60°角的铅垂面的切点位置，包括前车角与后车角两次碰撞，以前车角为例，模型布置见图4；在整备质量与半载质量下各进行一套试验，总共十二次低速碰撞。
 
图3  正前方低速碰撞区域与壁障布置
 
图4  前车角低速碰撞区域与壁障布置
4.5  分析模型接触
CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE: 低速碰撞刚性移动壁障与车接触卡片；
CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE: 车身部分模型自接触卡片；
CONTACT_AUTOMATIC_NODE_TO_SURFACE：整车BEAM焊点与车身连接接触。
4.6  定义模型计算控制卡片，数据输出卡片
4.6.1  模型计算控制卡片
主要计算控制卡片，如下：
CONTROL_TERMIANTION： 设定分析时间120ms；
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5mm时，dt2ms为1.112×10-6；
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片；
CONTROL_OUTPUT：设定输出参数控制卡片；
CONTROL_ENERGY：设定能量控制卡片。
4.6.2  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。
4.7  定义边界条件及要求
按照法规要求给定低速碰撞速度。分析中按照GB 17354-1998的规定。
设定纵向低速碰撞的速度为4km/h，车角低速碰撞的速度为2.5km/h。
在整个低速碰撞分析的过程中，要设定重力加速度其值为9810mm/s2。
 
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图5  定义模型计算控制卡片
4.8  提交计算
根据计算服务器配置，设定参与计算的CPU及内存数，用LS-Dyna软件进行求解。
4.9  分析结果数据处理
4.9.1  概述
分析结果数据主要包括：能量转换、变形程度。
4.9.2  能量转换
碰撞过程中总体能量的变化情况是评价建模是否正确的重要指标。碰撞过程中动能向内能转化的过程，总能量应基本保持不变，沙漏能一般控制在5%之内。要求沙漏能占整体内能的百分比小于5%。
4.9.3  变形程度
主要看低速碰撞壁障在前后保的入侵程度，另外还要看摆锤是否撞击到大灯，如果灯面被摆锤碰到，这是不允许的，同时要考察引擎盖或行李箱盖是否能正常开启，排气系统、燃油系统是否出现影响正常使用的变形。 
4.9.4  评价规范
主要评价关键部位的损坏程度：包括通过应力应变与入侵量，考察前后保险杠、引擎盖与行李箱盖锁、排气系统、燃油系统、冷却系统、前后大灯的损坏程度，要求碰撞之后，前后大灯能正常工作，引擎盖与行李箱盖能正常打开，其底盘、排气系统、燃油系统、冷却系统的也不应产生影响正常工作的损坏和错位。