基于RADIOSS的DAB氣囊建模和對(duì)標(biāo)分析
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汽車安全氣囊是一種被動(dòng)安全保護(hù)裝置，它對(duì)防止司乘人員傷亡，減少傷殘有明顯效果，其中，氣囊在展開后的泄氣性能對(duì)安全氣囊的安全保護(hù)作用有很大影響，因此，在設(shè)計(jì)初期，氣囊廠商都需要對(duì)所使用織物材料的泄氣性以及氣囊上的開孔的泄氣性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和仿真驗(yàn)證，目前常用的主要有跌落塔法，線性沖擊法，擺錘法，本文針對(duì)線性沖擊法基于RADIOSS求解器對(duì)DAB氣囊進(jìn)行建模和驗(yàn)證。
Altair RADIOSS是一個(gè)功能強(qiáng)大的有限元求解器，包含顯式和隱式時(shí)間積分求解算法，同時(shí)支持拉格朗日、歐拉和 ALE 算法。采用 RADIOSS 技術(shù)，用戶可以自由地選擇采用動(dòng)態(tài)、靜態(tài)或瞬態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)大應(yīng)變和大位移等非線性結(jié)構(gòu)、流體、流固耦合問題的仿真求解。本文應(yīng)用了RADIOSS Block格式的顯式時(shí)間積分求解算法。
DAB氣囊模型的建模過程基于前處理軟件HyperMesh 和 HyperCrash, 后處理軟件HyperView和HyperGraph, RADIOSS模板為RADIOSS Block 100.
2 有限元模型建立
2.1 CAE建模需求
線性沖擊模型需要包括安全氣囊有限元模型，氣體發(fā)生器質(zhì)量流和溫度流曲線，方向盤模型，DAB固定支架，線性沖擊塊，本文重點(diǎn)介紹RADIOSS求解器的DAB安全氣囊建模方法，氣囊的幾何處理和折疊方法在此不述,方向盤和線性沖擊塊的有限元模型均使用殼體單元和剛性材料建模。
2.2 模型設(shè)置
線性沖擊模型根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置建立，觸發(fā)距離為520mm，沖擊塊初始速度為6.7m/s，其中,觸發(fā)距離指沖擊塊距離方向盤外緣前端的垂直距離，當(dāng)沖擊塊從遠(yuǎn)端移動(dòng)到該距離時(shí)，DAB氣囊點(diǎn)爆，氣體發(fā)生器產(chǎn)生氣體充入氣袋，氣囊隨之展開。
2.3.1 氣囊定義
RADIOSS中的安全氣囊建模采用控制體積法“Monitored Volume”，目前，RADIOSS提供三種氣囊建模方式：
第一種：/AIRBAG 經(jīng)典的均勻壓力法建模；
第二種：/COMMU 具有交互作用的多腔室均勻壓力法；
第三種：/FVMBAG 非均勻壓力的有限體積法；
本文采用了第一種的均勻壓力法，該方法通過在控制體積中定義一個(gè)封閉的，法線方向指向外的3節(jié)點(diǎn)或4節(jié)點(diǎn)的殼單元組件來定義安全氣囊，該氣囊體積由其單元圍成，且不需要建立氣體發(fā)生器，而是通過質(zhì)量流量和溫度兩個(gè)與時(shí)間相關(guān)的函數(shù)參數(shù)來描述從氣體發(fā)生器釋放出來的氣體，從而計(jì)算出流入安全氣囊的氣體總量，均勻壓力法基于兩個(gè)假設(shè)：
a， 氣囊中的氣體是理想氣體;
b， 在氣囊中的溫度和壓力是一致的。
均勻壓力法對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型見圖1，公式為：
圖1:均勻壓力法數(shù)學(xué)模型
RADIOSS中均壓法定義氣囊的關(guān)鍵字為/MONVOL/AIRBAG,主要包括初始化環(huán)境空氣和定義氣體發(fā)生器的質(zhì)量流和溫度流曲線以及比熱比系數(shù)CPA，CPB，CPC內(nèi)容，在HyperMesh中定義如圖1所示：
圖1 安全氣囊定義
安全氣囊泄氣包括織物泄氣和氣孔泄氣，在/MONVOL/AIRBAG關(guān)鍵字中定義，通過指定泄氣孔的壓力和時(shí)間曲線，氣孔面積和時(shí)間曲線的方式來定義泄氣性能，本文通過兩種方式定義泄氣性，織物泄氣通過輸入有效的泄氣總面積和泄氣開始時(shí)間來定義，氣孔則指定氣孔對(duì)應(yīng)的part，在HyperMesh中定義如圖2所示
圖2 泄氣孔及參數(shù)定義
Iport,IportP，IporA用于控制泄氣性與時(shí)間，氣囊內(nèi)壓力，氣囊展開的面積的關(guān)系。
評(píng)論