基于HyperStudy的汽車前保行人保護優(yōu)化
加入技術交流群
行人碰撞保護設計在汽車產品的開發(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，它的設計是保護行人腿部的關鍵[1]。本文針對行業(yè)最為嚴格的Euro-NCAP行人保護小腿法規(guī)要求，和某主機廠進行同步開發(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合對保險杠總成重要零件的壁厚進行了DOE分析和優(yōu)化分析，以求在最短的時間內尋求較優(yōu)的設計方案。
2 前保總成的設計目標
對該保險杠系統(tǒng)，設計的目標如下：
由于整車廠已經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的方法已經無效。本文的研究思路是：首先是根據經驗確定對行人保護小腿傷害值影響較大的自主設計的零件，然后研究零件厚度對行人保護傷害值的影響，針對重要的壁厚參數進行優(yōu)化設計，以較小的設計代價獲得較大的改進效果。
根據經驗，在前?？傁到y(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，設計方案中不再對泡沫吸能塊進行減弱。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筋的壁厚對行人小腿傷害值的影響靈敏度，篩選出對結果影響較為敏感的壁厚參數，然后基于篩選后的參數，利用HyperStudy的優(yōu)化模塊進行優(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 />
出于仿真效率與實際情況的考慮，僅對汽車前部進行了仿真建模，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的車身質量和必要的約束，如圖2所示。建模中單位統(tǒng)一使用：mm，s，ton。
對行人保護仿真模型而言，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：自接觸模型系數定義為0.15，面面接觸摩擦系數定義為0.2。
4.4 碰撞點的確定
按照Euro-NCAP(Version-5.1)法規(guī)進行碰撞區(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）的碰撞點進行研究，然后再推廣到其余碰撞點位置。
4.5 仿真結果
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。
評論