基于HyperStudy的汽車前保行人保護(hù)優(yōu)化
行人碰撞保護(hù)設(shè)計在汽車產(chǎn)品的開發(fā)中日益受到重視。保險杠系統(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)計是保護(hù)行人腿部的關(guān)鍵[1]。本文針對行業(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)合對保險杠總成重要零件的壁厚進(jìn)行了DOE分析和優(yōu)化分析,以求在最短的時間內(nèi)尋求較優(yōu)的設(shè)計方案。
2 前保總成的設(shè)計目標(biāo)
對該保險杠系統(tǒng),設(shè)計的目標(biāo)如下: 本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201612/331558.htm3 本文的研究思路
由于整車廠已經(jīng)確定了前保險杠系統(tǒng)的布置方案,因而想通過改變保險杠系統(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)驗確定對行人保護(hù)小腿傷害值影響較大的自主設(shè)計的零件,然后研究零件厚度對行人保護(hù)傷害值的影響,針對重要的壁厚參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,以較小的設(shè)計代價獲得較大的改進(jìn)效果。
根據(jù)經(jīng)驗,在前保總系統(tǒng)中,對行人小腿傷害值影響較大的零件有:保險杠蒙皮、泡沫吸能塊、小腿防撞梁、大腿防撞梁(如圖1所示)。由于同時需要考慮低速碰撞法規(guī)[2]對汽車前部的影響,設(shè)計方案中不再對泡沫吸能塊進(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)筋的壁厚對行人小腿傷害值的影響靈敏度,篩選出對結(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 汽車前保系統(tǒng)行人保護(hù)仿真分析
4.1 汽車前??偝赡P偷慕?br />
出于仿真效率與實際情況的考慮,僅對汽車前部進(jìn)行了仿真建模,主要包括:保險杠總成、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。4.2 初始邊界條件
對行人保護(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、角點等位置共計四個點為碰撞點,為研究關(guān)鍵零部件對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)的碰撞點進(jìn)行研究,然后再推廣到其余碰撞點位置。
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。從以上曲線可以看出,小腿的沖擊加速度最大為137g,不滿足客戶規(guī)定的120g的要求;彎曲角度與韌帶剪切位移的最大值均較大幅度的低于能滿足客戶規(guī)定的目標(biāo),這是因為在前保系統(tǒng)的概念設(shè)計階段已考慮了結(jié)構(gòu)設(shè)計對行人保護(hù)小腿傷害的影響。
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