09.整车碰撞仿真单元属性设置
LS-DYNA 作为一款广泛应用于碰撞仿真、结构动力学等领域的显式有限元分析软件，其单元属性的合理设置对整车碰撞分析的精度和效率至关重要。本文为整车碰撞仿真模型的属性选择和积分（ELFORM）类型介绍；在整车碰撞仿真中，不同单元类型和区域的ELFORM选择需综合考虑计算效率、精度需求及材料特性。1、壳单元属性关键字：*SECTION_SHELL ▶ 定义参数如下： ID：单元ID号ELFORM：单元的积分方式SHRF：剪切修正系数，默认为5/6，用于缩放横向剪切应力NIP：厚度方向的积分点数量PROPT：Printout option QR：正交规则或积分规则IDICOMP：正交异性/各向异性层状复合材料标志模型SETYP：未使用（已过时）T1：在节点N1处壳单元厚度，默认为壳单元的厚度T2：在节点N2处壳单元厚度T3：在节点N3处壳单元厚度T4：在节点N4处壳单元厚度NLOC：三维参考表面（壳体中厚）的位置MAREA：单位面积的非结构质量▶ 壳单元的积分方式：02-《壳单元的积分方式》▶ 壳单元积分类型推荐如下： 壳单元主要用于车身钣金件、车门等薄壁结构，其 ELFORM选择如下： ELFORM=2（Belytschko-Tsay壳单元）： 特点：单点减缩积分，计算效率高，适用于大规模模型中的普通钣金件（如车门、车顶）。 适用区域：非关键碰撞区域、中等变形区域。需配合沙漏控制（HOURGLASS类型通常设为4或5）。 ELFORM=16**（全积分壳单元）： 特点：4点积分，避免沙漏问题，精度高但计算成本增加。 适用区域：碰撞关键路径（如A柱、B柱）、高强度钢或复合材料区域，需精确捕捉变形和应力分布。 ELFORM=10（改进的B-T壳单元）： 特点：增强翘曲刚度，适用于复杂变形区域（如翻车分析中的车顶结构）。 2、体单元属性 关键字：*SECTION_SOLID ▶ 定义参数如下： ID：单元ID号；ELFORM：单元的积分方式；▶ 体单元的积分方式：03-《体单元的积分方式》 ▶ 体单元积分类型推荐如下： 实体单元用于发动机支架、电池箱体等厚壁结构。 ELFORM=1（标准8节点六面体单元）： 特点：单点减缩积分，效率高，需沙漏控制。 适用区域：普通金属或塑料部件（如螺栓、支架）。 ELFORM=2（全积分六面体单元）： 特点：8积分点，避免体积锁定，适用于小变形高精度区域（如电池模组内部结构）。 ELFORM=-1（常应力单元）： 特点：适用于泡沫、橡胶等超弹性材料，避免体积锁定。 3、梁单元属性 关键字：*SECTION_BEAM ▶ 定义参数如下： ID：单元ID号ELFORM：单元的积分方式SHRF：剪切修正系数，默认为5/6，用于缩放横向剪切应力QR：正交规则或积分规则IDCTS：截面类型SCOOR：离散梁的公式和离散梁局部坐标系的更新▶ 梁单元的积分方式：04-《梁单元的积分方式》 ▶ 梁单元积分类型推荐如下： 焊点梁： ELFORM=1（离散梁模型）：模拟焊点失效，计算效率高。 ELFORM=11（CSE接触焊点）：基于接触算法，避免过度约束，适用于柔性连接。 4、碰撞区域网格的ELFORM选择策略【1】碰撞核心区（如前纵梁、A柱）-单元类型：壳单元为主，辅以实体单元。 -ELFORM选择： 壳单元：优先使用 ELFORM=16（全积分），确保高精度捕捉大变形和应力集中。 实体单元：采用 **ELFORM=2（全积分）或ELFORM=1（减缩积分+沙漏控制），视材料变形程度而定。 【2】能量吸收区（如保险杠、吸能盒）-单元类型：壳单元或实体单元（泡沫填充）。 -ELFORM选择： 壳单元：使用ELFORM=2（减缩积分），兼顾效率与变形模拟。 实体单元**：泡沫材料选择ELFORM=-1（常应力单元），避免体积锁定。 【3】非碰撞区（如车顶、地板）- 单元类型：壳单元为主。 -ELFORM选择：统一使用ELFORM=2（减缩积分），降低计算成本。 【4】连接与约束区域（如焊点、铰链） 单元类型：梁单元或刚体单元。 -ELFORM选择： -焊点： ELFORM=1（离散梁）或 ELFORM=11（接触焊点）。 -铰链：定义为刚体连接（ELFORM=0），简化运动约束。 总结【1】典型应用示例车门碰撞：壳单元（ELFORM=2） + 沙漏控制（HOURGLASS=4）。 电池箱体：实体单元（ELFORM=1） + 沙漏控制，泡沫填充区用ELFORM=-1。 保险杠防撞梁：梁单元（ELFORM=3） + 壳单元（ELFORM=2）。 【2】ELFORM选择壳单元：碰撞核心区用ELFORM=16，非核心区用ELFORM=2； 实体单元：普通区域用ELFORM=1，高精度或超弹性材料用ELFORM=2或-1； 连接单元：焊点推荐ELFORM=1或11，螺栓用刚体简化。 合理配置ELFORM可显著平衡计算效率与仿真精度，具体参数需结合模型验证调整。 END 免责声明：本文部分内容来自网络资料碰撞分析通用建模指南，版权归原作者所有仅用于学习交流，若涉及版权请联系作者，将及时修订删除。 来源：CAE碰撞仿真指导
