基于HyperStudy的汽車前保行人保護(hù)優(yōu)化
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行人碰撞保護(hù)設(shè)計(jì)在汽車產(chǎn)品的開發(fā)中日益受到重視。保險(xiǎn)杠系統(tǒng)作為車身最前端的部件，直接與行人腿部發(fā)生碰撞，它的設(shè)計(jì)是保護(hù)行人腿部的關(guān)鍵[1]。本文針對(duì)行業(yè)最為嚴(yán)格的Euro-NCAP行人保護(hù)小腿法規(guī)要求，和某主機(jī)廠進(jìn)行同步開發(fā)某款汽車的保險(xiǎn)杠總成，利用Altair的Hyperstudy優(yōu)化軟件與某碰撞分析軟件聯(lián)合對(duì)保險(xiǎn)杠總成重要零件的壁厚進(jìn)行了DOE分析和優(yōu)化分析，以求在最短的時(shí)間內(nèi)尋求較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。
2 前?？偝傻脑O(shè)計(jì)目標(biāo)
對(duì)該保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的目標(biāo)如下：
由于整車廠已經(jīng)確定了前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的布置方案，因而想通過改變保險(xiǎn)杠系統(tǒng)各零件的空間布置來改善傷害值指標(biāo)的方法已經(jīng)無效。本文的研究思路是：首先是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定對(duì)行人保護(hù)小腿傷害值影響較大的自主設(shè)計(jì)的零件，然后研究零件厚度對(duì)行人保護(hù)傷害值的影響，針對(duì)重要的壁厚參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以較小的設(shè)計(jì)代價(jià)獲得較大的改進(jìn)效果。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在前?？傁到y(tǒng)中，對(duì)行人小腿傷害值影響較大的零件有：保險(xiǎn)杠蒙皮、泡沫吸能塊、小腿防撞梁、大腿防撞梁(如圖1所示)。由于同時(shí)需要考慮低速碰撞法規(guī)[2]對(duì)汽車前部的影響，設(shè)計(jì)方案中不再對(duì)泡沫吸能塊進(jìn)行減弱。本文通過HyperStudy的DOE模塊快速分析了保險(xiǎn)杠蒙皮壁厚、小腿防撞梁、大腿防撞梁本體及其加強(qiáng)筋的壁厚對(duì)行人小腿傷害值的影響靈敏度，篩選出對(duì)結(jié)果影響較為敏感的壁厚參數(shù)，然后基于篩選后的參數(shù)，利用HyperStudy的優(yōu)化模塊進(jìn)行優(yōu)化分析，從眾多壁厚組合方案中獲取一種能夠滿足客戶要求的方案。
4.1 汽車前?？偝赡Ｐ偷慕?br />
出于仿真效率與實(shí)際情況的考慮，僅對(duì)汽車前部進(jìn)行了仿真建模，主要包括：保險(xiǎn)杠總成、引擎蓋總成、前端模塊總成、車燈總成及部分車身的鈑金零件等。保險(xiǎn)杠總成后部的車身使用剛體單元替代，并在剛性單元上賦予相應(yīng)的車身質(zhì)量和必要的約束，如圖2所示。建模中單位統(tǒng)一使用：mm，s，ton。
對(duì)行人保護(hù)仿真模型而言，小腿沖擊器的初速度為11111mm/s，沿X向。如圖2所示，約束剛體單元六個(gè)方向的自由度。
4.3 接觸定義
行人保護(hù)仿真模型的接觸的定義主要包括：
1）前?？偝闪慵淖越佑|：接觸類型選擇contact 36
2）小腿模型的自接觸：contact 10
3）小腿模型與保險(xiǎn)杠總成的接觸：contact 33
摩擦系數(shù)：自接觸模型系數(shù)定義為0.15，面面接觸摩擦系數(shù)定義為0.2。
4.4 碰撞點(diǎn)的確定
按照Euro-NCAP(Version-5.1)法規(guī)進(jìn)行碰撞區(qū)域劃分，定義汽車前保Y0、角點(diǎn)等位置共計(jì)四個(gè)點(diǎn)為碰撞點(diǎn)，為研究關(guān)鍵零部件對(duì)行人小腿傷害值影響的一般規(guī)律，本文只取Y0位置（見圖1）的碰撞點(diǎn)進(jìn)行研究，然后再推廣到其余碰撞點(diǎn)位置。
4.5 仿真結(jié)果
行人小腿與汽車前保系統(tǒng)碰撞后的傷害值曲線如下圖所示。
評(píng)論