one联盟论坛精品讲座系列【三】碰撞分析案例：保险杠撞击刚性墙ABAQUS/Explicit显式非线性主讲人：WinkenCAE联盟验一ABAQUS雌碰撞分析案例：保险杠撞击刚性墙案例关注重点：焊接和撞击有限元分析模型的定义案例背景随着科学技术的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具但当今由于交通事故造成的损失日益剧增，研究汽车的碰撞安全性能，提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题目前国内外许多著名大学、研究机构以及汽车生产厂商都在大力研究节省成本的汽车安全检测方法，而汽车碰撞理论以及模拟技术随Z迅速发展，其中运用有限元方法来研究车辆碰撞模拟得到了相当的重视而本案例就是取材于汽车碰撞模拟分析中的一个小案例保险杠撞击刚性墙案例分析本案例的几何模型是通过导入己有的*IGS文件来生成的(己经通过专用CAD软件建好模型的)，共包括刚性墙(PART-wall)、保险杠(PART-bumper)、平板(PART-plane)以及横梁(PART-rail)四个部件，该分析案例的关注要点就是主要吸能部件(保险杠)的变形模拟，即发生车体碰撞时其是否能够对车体有足够的保护能力？其是否能够将撞击瞬间的动能转化为内能吸收掉以保护驾驶等人员的安全？作者这里根据具体车体模型建立了保险杠撞击刚性墙的有限元分析模型，为了节省计算资源和吋间成本这里也对保险杠的对称模型进行了简化，详细的撞击模型请参照图49所示，撞击吋保险杠分析模型以2000mm/s的速度撞击刚性墙，其中分析模型中的保险杠与平板Z间、平板与横梁Z间不定义接触，采用焊接进行连接，对于保险杠和刚性墙之间的接触釆用接触对算法来定义。
这是我去年帮助别人做的•个小案例，细节考虑的不是很周到，主要帮助初学者快速入门运用ABAQUS/EXPLICIT进行动力学分析的，特别是本科生做毕业设计时可以参考一下首先请各位网友原谅我没有以文档形式上传该案例，主要是出于我自己的考虑：1•这只是-个入门级别的案例，因此做的非常详细，没有必要下载后传的到处都是；2.就是为了让初学者能按照步骤•步•步的做，否则•下载文档后就不知道扔那里去了，同时，遇到问题可以马上以回帖的形式来咨询，因为这个案例我做了也1年多了，自己忘记的也差不多了，希望可以也热贴的形式加以探讨，因为我自己在焊接处理上还是有很多不明白Z处，希望有人能够指导；3.增加本版的人气，因为我作为版主，也好长时间没有上传帖子了，也该尽尽自己的义务了，呵呵希望各位多谅解A_A以下是该文档需要的bumper_asm.igs模型(该模型是我从赵海鸥老师的书籍中借用过来的，别说我侵权仅仅做讲解用，呵呵)分析模型中各部件的材料参数：刚性墙的材料密度为7.83x10-9,弹性模量为207x105,泊松比为0.28；保险杠、平板以及横梁的材料密度为7.83x10-9,弹性模量为207x105,泊松比为0.28,塑性应力一应变数据表:2100.03000.03093140.04093250.053900.1514380.3015050.7015270.91本例单位制为：ton、mm.s。
保险杠a图49保险杠撞击刚性墙模型图卩平尿横梁仪14.4.3案例求解1•定义部件(Part)第•步启动ABAQUS/CAE,创建•个新的模型数据库，重命名为Thecrashsimulatioii,保存模型为Thecrashsimulation.caeo第•.步通过导入己有的*.IGS文件来创建各个部件,在主菜单中执行【File]►[Import]►【Part】命令，选择随书光盘中的bumper_asm.igs文件，弹出[CreatePartFromIGSFile]对话框如图50所示，根据图50所示设定RepairOptions和Topology的相关选项，其它参数默认，单击【Ok】按钮，可以看到在模型树中显示了导入的部件bumper_asmoE50CreatePartFromIGSFile对话框Q第三步从Module列表中选择Part,进入Part模块，通过鼠标左键选择模型树中模型Parts(1)下面的bumper_asm部件，并单击鼠标右键选择Copy命令，弹出PartCopy对话框如图51所示，在PartCopy对话框提示区中输入bumper,并伍CopyOptions中选择Separatedisconnectedregionsintoparts选项单击【Ok】按钮完成导入几何模型四个部件的分离，这吋我们可以看到模型树上模型Parts(1)下有五个部件，分别为bumpeirjisin、bumpejl、bumper_2^bumper_3、和bumper_4,选择bumper_asm部件单击鼠标右键并选择Delete命令删除此部件，此时模型Parts（l）下只剩下了四个部件，分别为bumper」、bumper_2、bumpeir_3、和bumpe【_4,将部件bumper」、bumper_2xbumpe【_3、和bumpei_4分别对应更名为wall（刚性墙）如图51所示、bumper（保险杠）如图52所示、plane（平板）如图53所示和nnl（横梁）如图54所示。
圈51PartCopy对话框小OKI|Cancel图51部件wall（刚性墙）模型图Q图52部件bumper（保险杠）模型图门图54部件rail(横梁)模型图卩2•定义材料属性(Property)第四步从Module列表中选择Piroperty,进入Piroperty模块，单击工具箱中(CreateMatenal),弹出【EditMatenal】对话框，输入材料名称Mateml-^^ll,执行【General】►[Density],输入材料密度7.83E-9,执;亍【Mechanical]►[Elasticity]►[Elastic],输入弹性模量207E3,泊松比0.28,单击[OK]按钮，完成材料Matenal-wall的定义;继续创建另外•种材料，材料名称为Material-bumper-plane-rail(三种材料的参数数据是完全-样的)，执行[General]►【Density】,输入材料密度7.83E-9,执行[Mechanical]►[Elasticity]►【Elastic],输入弹性模量2.07E3,泊松比0.28,执行【Mechanical】►【Plastgtv】►【Plastic],输入如图55塑性数据，单击【OK】按钮，完成材料Material-bumper-plane-rail的定义。
图55材料塑性数据图表Q第」[:步单【F匸具箱中(CreateSection),弹出【CreateSection]对话框，如图56所示，创建•个名称为Section-wall的均匀壳截面，单击[Continue】按钮，弹出[EditSection】对话框，如图57所示，在Shellthickness(壳厚度)文本框内输入1,材料使用Material-wall,为了提高运算效率我们选用默认的Simpson积分算法，在壳体厚度方向上布置3个积分点，Section-wall的截面属性参数设置完成后如图57所示；按照上述方法继续创建另外二个截面属性，名称分别为：Section-bumperSection-plane、Section-rail,图56CreateSection对话框Q壳体厚度分别为1、2、3,材料使用Material-bumper-plane-rail,算法选用默认的Simpson积分算法，壳体厚度方向上布置3个积分点单击工具箱中(AssignSection),把截面属性Section-walkSection七umper、Section-plane以及Section-rail分别赋予部件wall、部件bumper、部件plane和部件raiL图57EditSection对话框□3. 定义部件装配(Assembly)第六步从Module列表中选择Assembly»进入Assembly模块，单击提示区中(InstmcePart),在弹出的［CreateInstance］对话框中依次选中部件wall、部件bumper、部件plane和部件rail,单击【0K】按钮，创建了各个部件的实例，其中各个实例己经按照默认位置装配完成，各个实例最终装配模型如图49所示。
4. 定义网格划分(Mesh)第七步从Module列表中选择Mesh,进入Mesh模块，环境栏中Object选择Part：wall,单击工具箱中(SeedPart),弹出［GlobalSeeds］对话框，输入Approximateglobalsize：30,其它参数设置选择默认，单击【OK】按钮，完成种子的设置；单击工具箱中(AssignMeshControls),根据信息区提示选择整个部件Part-ngLd-plane,单击【Done】按钮，弹出【MestiControls］对话框，如图58所示，ElementShape栏中选择单元形状为Quad,Technique栏中选择Free,单击【0K】按钮;单击工具箱中(AssignELementType),i骞E^)licit>Luiear>Shell,即选择四边形减缩壳体单元S4R；单击工具箱中(MeshPart),单击提示区【Yfes】按钮，完成部件wall的网格划分图5&MeshControls对话框2第八步从环境栏中Object选择Part：bumper,单击工具箱中(SeedPart),弹出［GlobalSeeds］对话框，输入Approximateglobalsize：15,其它参数设置选择默认，单击【OK】按钮，完成种子的设置，执行【SeedEdge］►［Biased］命令，用鼠标左键选择如图59所示左边的两条曲线，选择时鼠标尽量靠近图示箭头指向曲线的•半区域，单击信息提示区的【Done】按钮,在信息提示区输入Biasratio(>=l)：2.0,回车，输入种子数为20,单击【Don"按钮；继续执行［SeedEdge］►［Biased］命令，用鼠标左键选择如图59所示右边的四条曲线，注意箭头指向方向，单击信息提示区的【Done］按钮，在信息提示区输入Biasratio0=1)：3.0,回车，输入种子数为4,单击【Done】按钮完成种子设置。
单击工具箱中(AssLgnMeshControls),根据信息区提示选择整个部件bumper,Wr【Done】攒fl,弹出【MeshConsols】对话框，设置如图58所示，单击【OK】按钮单击工具箱中(AssignElementType),选择E?qpLLCLt、Linear、Shell,即选择四边形减缩壳体单元S4R：单击工具箱中(MeshPart),单击提示区［Yes］按钮，完成部件bumper的网格划分图59网格局部加密示意图<」第九步从环境栏中Object选择Part：plane,单击工具箱中(SeedPart),弹H［GlobalSeeds］对话f匡，输入Approxumteglobalsize：15,其它参数设置选择默认，单击【OK】按钮，完成种子的设置；单击工具箱中(AssignMeshControls),根据信息区提示选择整个部件Part-rigid-plane,Wr［DoneHO,弹出【MeshControls］对话框，设置如图58所示，单击［OK］按钮；单击工具箱中(AssignElement:Type),Elicit、LinearShell,即选择四边形减缩壳体单元S4R；单击工具箱中(MeshPart),EditConstraint冈单击提示区【Yes】按钮，完成部件plane的网格划分，按照如同部件plane网格划分参数的设定完成部件⑶1的网格划分。
第十步从环境栏中Object选择Asse。