侧面乘员保护建模依据不同的情况则有不同的建模方法,最直接的方法就是将内饰,约束系统以及假人放直接入整车模型进行仿真,但该计算量较大,对于某些计算资源不足的情况,有必要对乘员保护分析模型进行简化,本文重点介绍一种简化的建模方法:PSM法。
PSM(Prescribed Structure Motion)边界条件能够反映侧面碰撞的真实情况,能够更快、更好地获得与实车一致的车身侵入状态边界条件,从而提高汽车侧面约束系统仿真优化的工作效率和准确性。
子结构模型
子结构(Sub-Structure)模型是从整车结构模型中提取出来的, 子结构模型继承了整车模型中作用在子结构上的载荷(边界载荷)将必要的约束系统假人加入子结构来模拟整车环境下的乘员保护。因此,子结构内的所有的零部件位于子结构边界条件内部,并且是完全的有限元计算输入数据(几何特征,厚度,连接关系,材料物理特性等)。子结构建模需要做两次分析,第一次通过 INTERFACE 对需要关注的部分进行离散化,获得关注部分边界上的位移和速度精确数据,然后,利用之前获得关注部分边界信息驱动所关注的部分(子模型),一般子结构建模分三步。
01、子结构提取
子结构提取就是对整车模型根据需要进行切割,切除不需要的部分, 子结构提取原则:提取跟乘员保护约束系统假人等相关联的部分,例如前碰的驾驶员侧子结构,只要提取驾驶员舱相关联的部分:门槛,地板,防火墙 A 柱,B 柱等 。
在对整车模型进行切割时要避开焊点,RgdBody 连接。提取的子结构内几何特征,厚度,连接关系,材料物理特性,接触等与整车保持一致。
在对整车模型切割提取子结构时,要保存切割边界的节点集,子结构模拟时需要用该边界节点集的运动来给子结构施加边界载荷。
02、输出子结构运动条件
在对整车模型进行模拟,输入切割边界点集的运动,关键字如下图所示。输出边界节点集运动使用关键字*INTERFACE_COMPONENT_NODE,该关键字引用了要输出的运动的节点集。
*INTERFACE_COMPONENT_FILE(低版本的求解器不支持该关键字) 将节点集的运动输入到文件abc 中 。
另外,在整车模拟分析中需要设置*CONTROL_OUTPUT控制参数中OPIFS,该参数是指输出运动的时间间隔,默认是0,不输入;一般设置OPIFS=0.5,即0.5ms输出一步点集的运动。
求解器分析完后,会在当前目录下生成后缀为sub文件,在后面加载时,只需要选择该文件即可。
03、加载节点集运动到子结构
将第二步输出的节点集运动文件加载到子结构中,如下图所示,
*INTERFACE_linkING_DISCRETE_NODE_SET指定要加载的节点集, *INTERFACE_linkING_FILE
(低版本的DYNA求解器不支持该关键字) 制定点集运动文件abc。
设置结束后,去除模型中的初始速度进行求解。