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碰撞安全仿真也可以建立简化模型在车辆开发早期进行评估

2021-03-08 09:04:48·  来源：新能源车振动与安全  作者：辛雨  
　
碰撞安全仿真也可以建立简化模型在车辆开发早期进行评估有限元仿真分析中碰撞安全仿真是其中比较重要的仿真，毕竟对一辆整车来说，安全性能是必须要保证的。除此
碰撞安全仿真也可以建立简化模型在车辆开发早期进行评估

有限元仿真分析中碰撞安全仿真是其中比较重要的仿真，毕竟对一辆整车来说，安全性能是必须要保证的。除此之外，还有乘员约束系统仿真、NVH仿真、CFD仿真，模态分析、刚度分析、强度分析、疲劳分析等等。
我们常常看到的碰撞仿真分析结果如下图所示，仿真网格是需要做的比较细致的，看起来和几何数模模型差不多，网格数量一般在百万级别；例如在上海交通大学学报中刊登的《提高汽车碰撞仿真计算效率的网格规模控制方法》（施欲亮，朱平，张宇，沈利冰，林忠钦）一文中，作者介绍说，如果整车模型以10mm网格进行划分，将达到5*10^5—7*10^5网格规模；如以5mm网格划分，将达到2*10^6以上的网格规模。当然，文中也介绍了使用徐变区域网格来降低网格数量的方法，能够减少网格数量，提高计算效率。
 
但总体来说，即使使用徐变区域网格来进行仿真，总体的网格量也还是很大的。不单单网格量需要达到比较大的数量，网格的质量控制除了常规的翘曲度、雅克比、三角形单元占比等等之外，还需要对碰撞吸能区按力传递方向布置网格，密度均匀分布等等。而且碰撞仿真需要有详细的几何设计模型后，才可以进行。
那么如果在概念设计的早期，整车的设计基本还是一个比较粗的框架，有可能可以进行一些仿真，来粗略的估计碰撞安全性能吗？答案当然是可以的，但是就不能拘泥于如上传统的碰撞仿真建模分析了。
在此举一个概念碰撞仿真的例子。大卡车相比乘用车尺寸更大，一般来说需要的网格量相比乘用车要高更多倍。而本例中重卡卡车的整车网格单元数量仅51774个，是详细设计仿真模型百分之一的数量；本例重卡整车重量11.085吨，模型中包含了车身、车架、货箱、发动机、传动系统、行驶系统等等仿真模型，网格简化之少，与传统碰撞仿真相比差别很大。
如下是本例碰撞仿真结果。可以看到，仿真结果模拟的与实际情况比较相符的~~~~当然是相符的，本例模型是在国外某网站下载的公共资源，经过与实际碰撞过程校正的碰撞仿真模型。
碰撞过程第0.16s结果图片如下。
以上例子说明了什么？当经验积累到某一阶段，即使只有比较原始的结构数模，也可以展开碰撞仿真并计算碰撞性能，即开展概念设计阶段仿真分析。
至于这个模型的实现，其实还是比较难的。简化不难，难在简化后仍需要满足仿真分析精度。相比详细建模，概念仿真精度误差更大是毫无疑问的，但是其仿真仍需要满足一定精度，可以起到一定的设计优化方向指导和判断作用。
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