基于RADIOSS保险杆低速碰撞性能仿真研究

摘要：在低速碰撞中, 保险杠对车身的安全防护作用是不容忽视的, 这就需要对保险杆的耐撞性要有一个准确的评估, 按照欧洲ECE R42法规要求, 使用HyperCrash建立低速碰撞有限元模型, 通过RADIOSS软件对其进行求解计算，准确评估保险杆在低速碰撞中的耐撞性能。
关键词：RADIOSS，HyperCrash，保险杠，低速碰撞

1 概述

随着世界汽车保有量的增加及道路交通伤害的不断增长, 汽车的安全性能越来越得到重视。由于保险杠系统在低速碰撞方面起着决定性的作用，因此是汽车被动安全领域中的重点研究内容。研制和推广吸能式保险杠在汽车上的广泛应用，可以有效的减轻汽车发生碰撞时的人员伤亡以及汽车的损坏程度。

现代汽车产品的设计，随着汽车产品市场的发展和要求的不断提高，其产品设计的时间、成本正在快速地缩短和降低，其整车的开发、上市周期已经从5年到24个月。这些变化主要得益于CAE技术的应用。本文使用HYPERCRASH软件对某车型低速碰撞模型进行建模，通过RADIOSS软件的求解运算得到了其低速碰撞性能。为通过该项法规评定提供了详细的分析数据，减少试验项目轮数及整个试验费用，节约了项目评定时间。

2 某车型后保低速碰撞计算模型的建立

2.1网格模型的建立

按照碰撞计算的网格标准，严格控制模型中的网格尺寸、单元翘曲度、长宽比、最大及最小内角、三角形单元比例等，保证良好的模型质量。为得到较高的计算效率，如图1所示，只截取了前半车模型，包括后半白车身、后悬、行李箱、尾灯等。整个有限元模型，共有369710个单元，378887 个节点，模型中的单元类型包括板壳单元、梁单元、刚性单元和弹簧单元等。

2.2 边界条件

我国参照欧洲ECE-R42法规要求，也颁布了汽车前、后端保护装置标准 GB17354-1998，标准规定碰撞器对保险杠正中、偏置、角点位置进行低速冲击，车辆各装置的功能不能丧失、燃油系统保持完整。速度要求正中和偏置位置4.0km/h,，角点2.5km/h，在模拟分析中为避免风险，将冲击速度提高10%，对保险杠的耐撞性提出更高要求。整车也是要保证整车装备质量和满载质量两个状态。

3 计算结果

按法规要求对车辆实施低速碰撞，结果如图3所示，其中正中和偏置两个位置的保险杠会有塑性变形，但对灯、行李箱等均没有影响，角点因为弯折曲率较大碰后位移很大。拆解后，如图4所示：位于下边缘的雾灯会与保险杠横梁发生碰撞，有破坏的风险。

结合碰撞结果和工艺的可行性，在保险杠两端加装防撞块如图5所示。在低速碰撞时吸收冲击能量，避免雾灯与强硬的防撞梁直接冲击，防止雾灯的失效。

4 试验

顺利通过低速碰撞物理试验，照明系统无任何断裂，在进行角点碰撞时，横梁上的吸能器对雾灯起到保护作用。如图7所示，吸能器的变形模型基本一致。

5 结论

本文通过试验和计算对某车型后保险杠的低速碰撞性能进行了分析，针对不合格项提出了改进方案，在多轮计算后提供了满足要求的解决方案，且试验对标性良好，减少了整个试验费用和项目评定时间。

6 参考文献
[1] 张维刚，何文，钟志华. 车辆乘员碰撞安全保护技术[M] . 长沙:湖南大学出版社，2007.
[2] RAINS G C , KANIANTHRA J N. Determination ofthe Significance of Roof Crush on Head and Neck