01.碰撞仿真技术的发展_LS-DYNA_碰撞_非线性_汽车_理论_材料

01.碰撞仿真技术的发展

1.碰撞仿真简介

汽车碰撞模拟仿真是基于计算机仿真软件，通过一定的数学关系，在给定若干已知参数的情况下，模拟汽车碰撞过程，对车身主要结构部件的碰撞变形及其它物理量的碰撞变化特性进行较为详细的分析讨论，探讨提高汽车结构变化对车身碰撞生存空间的影响。

通过仿真分析结果预测汽车结构设计缺陷，提出切实可行的改进措施指导产品研发，使设计结构的缓冲吸能装置、材料和构件截面和形状等方面能够满足法规要求的一种技术。

汽车碰撞受害者模拟的研究工作开始于60年代中期，使用的动力学分析模型是多刚体系统模型和生物力学分析模型，分别用来模拟人体整体动力学响应和人体局部结构伤害程度。

2.碰撞有限元分析

汽车结构抗撞性模拟的动力学分析模型是非线性大变形有限元模型。有限元模型的优点在于能真实地描述结构变形，适用于建立汽车结构模型及人体局部结构的生物力学分析模型。

有限元法的基本思想是：把连续结构（连续体）划分为有限个节点连接而成的离散结构。单元内节点的位移、应力等物理量系通过特定的函数关系插值求得。

根据力学理论的变分原理或其他方法建立单元内节点位移与未知量之间的平衡方程式，然后将各个单元用“集总”方法组装到一起，构成节点位移为基本未知量的代数方程组，缴入响应的载荷、约束等边界条件即可求出问题的解。

有限元分析一般流程：

碰撞有限元法分析一般过程

碰撞仿真适用软件：

LS-DYNA文件系统：

方法：一般都采用显式全降阶积分有限元算法；

仿真软件：LS- DYNA软件；

汽车正面碰撞时, 主要吸能结构件的碰撞属于薄壁构件和钣金件的压塌、失稳、撕裂、弯曲失效等非线性大变形吸能过程, 这种结构在计算时要同时考虑材料类型、几何形状、接触方式和摩擦因数等多种非线性因素的影响。

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来源：CAE碰撞仿真指导

07.低密度泡沫材料模型-MAT57

*MAT_LOW_DENSITY_FOAM模型是LS-DYNA中的57号材料模型，材料卡片为MAT57。1.材料介绍 MAT57（*MAT_LOW_DENSITY_FOAM）是低密度泡沫材料模型，用于对高度可压缩的低密度泡沫进行建模的材料。材料模型用于模拟可以恢复到原始形状的低密度泡沫，在汽车碰撞相关的CAE分析中经常用于模拟座椅坐垫发泡、座椅靠背发泡、头枕发泡等使用泡沫材料的内饰件。座椅发泡2.材料本构 *MAT_LOW_DENSITY_FOAM该材料本构有如下特性：（1）考虑热效应对材料的影响；（2）应力-应变曲线有迟滞行为；HU：为滞后卸载系数，介于0.0和1.0之间。SHAPE：为卸载的形状系数，对于的非零值处于活动状态滞后卸载系数。小于1的值会减少能量耗散，大于1的值会增加能量耗散；如下所示。（3）拉伸行为是线性的，有拉伸截止应力；（4）在拉伸阶段材料不会失效；（5）通过*initial_foam_reference_geometry，可以进行应力初始化；3.材料参数设置ID：材料ID；Rho：质量密度；E：杨氏模量；PR：泊松比；LCID：若为Curve，则为压缩过程中名义应力应变曲线；若为table，则为不同温度下的名义应力应变曲线。TC：拉伸截止应力，要与FALL一起使用；HU：卸载滞后系数，介于0.0和1.0之间；BETA：衰减常数，用于模拟卸载中的蠕变；DAMP：粘性阻尼系数，推荐值介于0.05和0.5之间；SHAPE：卸载形状系数，对于的非零值处于活动状态滞后卸载系数。小于1的值会减少能量耗散，大于1的值会增加能量耗散；FALL：达到截止应力后的失效选项； FALL=0，应力达到TC时，拉伸应力保持不变。 FALL=1，拉伸应力为0，但单元不会删除，在后续载荷下，材料没有任何抵抗力可以被任意拉伸，卸载时，拉应力也持续为0，直到泡沫恢复原状。低密度聚氨酪材料参数：单位制：mm-ms-kg END 来源：CAE碰撞仿真指导