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安全气囊展开----均匀压力法

2019-05-14 00:10:46·  来源：汽车碰撞安全仿真在线  
　
LS-DYNA中传统的气囊模拟方法为均匀压力法（CV-Control-Volume）。均压法适用于气囊完全展开后对乘员的保护效果的验证，但是不能很好的模拟出气囊的展开过程。实
LS-DYNA中传统的气囊模拟方法为均匀压力法（CV-Control-Volume）。均压法适用于气囊完全展开后对乘员的保护效果的验证，但是不能很好的模拟出气囊的展开过程。实际气囊中气体发生器的出气口对气囊有强烈的冲击作用，而在均匀压力模型中没有考虑。因此，又引入了气体冲击（Jet） 的影响，计算气体发生器出气口处的气体速度，并作用于相应范围内的气囊单元，由此可以改善气囊展开过程的计算精度。实际上，气囊的充气展开过程是气体高速流动的湍流过程，气囊内部各点的压力、温度均不相同，即使引入了喷射（Jet） 选项，均匀压力模型仍然不能准确模拟气体高速流动对气囊单元的作用力，在模拟气囊与离位假人的相互作用时仍然不够理想。随着离位（Out Of Position）及其它非正常坐姿时气囊展开对乘员损伤的验证需求，ALE（Arbitrary Lagrangian Eulerian）方法被开发应用于气囊展开仿真。ALE法能够更好的仿真气囊开始充气阶段的气流与织布及气囊结构件间的作用。但相比均压法，ALE法占用非常大的计算资源，而且在模拟气帘展开时使用ALE法也会出现气帘模型无法展开的情况。

均匀压力法 

均匀压力法气囊的展开的关键字通常是用*AIRBAG_WANG_NEFSKE，考虑喷射的关键字如下 ：


关键字的第一行和第二行为其基本参数，定义气囊包含的集合及其类型，体积系数，压力系数，气囊内初始气体体积，质量阻尼系数等，其中 SID是气袋的Segment或Part集，无论是哪一个，这个集合组成的气袋必须是封闭的网格。

CV：等容热容，即在系统体积保持不变时，1kg 物质温度升高或降低1K所吸收或放出的热量，对于不同的气体该值是不同的，例如氧气的 CV=649J/kg/k；

CP：等压热容，即在系统压强保持不变时，1kg物质温度升高或降低1K所吸收或放出的热量，对于不同的气体该值是不同的，例如氧气的 CV=909J/kg/k；

T：气体的温度，如果定义LCT，那么该值将被忽略，注意稳定单位为k，常温为293k；

LCT：气体的温度变化曲线。典型的DAB气体温度曲线如下图所示，该曲线是通过气囊发生器的 TANK 试验获得的；


LCMT：气囊发生器的质量流，典型的DAB气体稳定曲线如下图所示，该曲线是通过气囊发生器的 TANK 试验获得的；


C23：代表排气孔的排气系数，如果此处为零，则后面的LCC23起作用，如果后面的LCC23 同样为 0，则代表排气孔不漏气。当C23为零时，如果LCC23为正整数，则其为排气系数随时间变化的曲线的ID，如果为负整数，则其为排气系数随空气与气囊压强比值变化的曲线的ID；

A23：如果定义为正数，则其为气囊排气孔的面积，如果为负整数，则其代表排气孔所在的 Part的ID。如果A23为零，则后面的LCA23 起作用； 

LCA23：排气孔面积随绝对压强变化的曲线 ID；

CP23、LCP23、AP23、LCAP23：分别代表织布间隙漏气系数。当CP23、LCP23、AP23 不为零，而LCAP23为零时，当CP23、LCP23、AP23 和 LCAP23不为0时，OPT自动被设置为0。OPT为织布间隙漏气公式，下面会详细讲解，这里0表示采用AIRBAG关键字来设定漏气方式； 

PE：环境大气压；

RO：环境的空气密度；

GC：重力转换常数；

LCEFR：泄气速率随压强变化曲线ID；

OPT：织布孔漏气选项，如果设置OPT=0，那么织布孔漏气与气袋材料无关，通过CP23、LCP23、AP23、LCAP23来体现织布孔漏气特性，如果OPT非零，则织布孔漏气与气袋材料有关，漏气特性通过*MAT_FABRIC中的相关参数设定；

XJFP、YJFP、ZJFP、XJVH、YJVH、ZJVH 六个参数定义喷嘴及喷射方向的坐标值。也可以通过下面的NODE1及NODE2定义 ；

CA：喷嘴喷射角度。如下图所示 ：


BETA：压力缩小系数，是伯努利方程获得的压力的系数；

ANGLE：展开角度；

NODE1：喷嘴所在位置点的 ID；

NODE2：喷射方向确定点 ID，喷射方向为由点 1指向点2。注意，喷嘴所在的位置点 1 必须是气囊内部的一点。可以通过Extra node将气囊内的点连接到刚性的气囊底座上，这样既能保证这
个点在气囊内部，而且可以随着气囊的运动而运动；

NREACT：气囊所受反作用力作用点 ID。 

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