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1、编号： 版本：0 0密级：秘密白车身碰撞建模指南编帝I日期：唐正强校对/日期：审核/日期：批准/日期：奇瑞汽车工程研究院整车安全部2007 年 04 月 10 B1前言白车身，英文简称BIW （Body in White），是整车碰撞过程中传递载荷、吸收碰撞能量的 主要结构。 BIW碰撞模型质量的好坏直接关系到整车碰撞仿其的精度，因此白车身建模质疑非常重要。本指南是在奇瑞汽车碰撞分析通用指南的基础上，规范了白车身碰撞建模的一般要求和准则，确 保不同团队、不同平台对汽车白车身碰撞建模时的一致性和规范性，提高碰撞建模效率。建模以HyperMesh为前处理软件。2几何结构描述白车身是车身和底盘部件的
2、安装基础，通常指纵梁，横梁和立柱等主要承载元件以及与它们连接的板 件共同组成的刚性空间结构。期外，还包括一些特殊功能的部件，如胶材料部件等，但是这些部件在碰撞 分析中不是很重要，在BIW碰撞建模中可以省去。白车身按照受力情况可以分为非承载式，半承载式和承载式。大多数轿车都采用承载式车身结构（图 2.1），也有少数高级轿车以及SUV采用非承载式车身结构（图2.2）。两种白车身结构的主要子系统见表 2.1。8图2 1承载式结构结构图图2.2非承载式结构图表2.1白车身主要子系统需称序号中文名称英义缩写CAD编号1前结构frt endXXX-8400X.2防火墙f i re wa113 .-8400
3、X3前底板frt fir1-5101XXX4后底板r r f 1 rXXX-5101XXX5后围rr si 1 1XXX-5101XXX6侧围s i de bodyXXX-5401XXX7顶盖roofXXX-5701XXX8包裹架rackXXX-5604XXX9车架f rmXXX-2801XXX3数据需求整车坐标系白车身3D数模、3D焊点（要求设计部门把两层和三层焊点数模分开放在不同component中）和厚度线白车身各子系统零件名称.零件号.宜反金厚度、材料牌号明细表金属材料真实塑性应力-应变曲线4建模规则承载式白车身建模主要包括前结构、防火墙、前后底板、侧围、后围、顶盖等建模。考虑汁算资源
4、和 计算精度的平衡：对于前、后碰，前、后纵梁和车架末端200mm300mm范围内、碰撞吸能盒要求单元基 本尺寸为5mmX5mm （图4. 1），在5*5到10*10过渡要缓和（依 据经验）。顶盖的基本尺寸为 20mmX20mm （图4.2），边缘用过渡单元（图4.2）；其他子系 统尽量控制在8-1 lmm之间。图4.1前纵梁基本网格示意图图4.2顶盖基本网格示意图4.1网格划分方案在划分网格时要采用以下方案：1）采用中间平而建立网格模型，或者采用先画网格后偏置网格，避免初始穿透：2）shell单元至少2排以上，solid单元至少3排以上，如图4.3所示；图4.3多排网格3）保留主要几何型线，网
5、格要与几何保持良好的贴合；4）需要布置焊点的翻边处至少要分两排以上的网格单元，单元与边缘平直：5）关键区域单元应尽可能规则并细化，在粗细网格之间巴有过逻单元，参见图4.2：6） 防止集中出现翘曲单元和三角形单元的区域：厂、7）对于横跨纵向中心而的部件，用纵向中心而把它滋匹两部）8）对称部件要求对称网格，对称结构要求对称网格。同时要求映射网格（Mapped Mesh）大致满足如下基本要求：纵向网格线要与纵向中心线平行，横向 网格线与纵向中心线垂直（不包含过渡区以及局部区）。纵梁、碰撞吸能盒等在碰撞中是关键部件，要保证羲单元平行以及相邻件的单元匹配，如图4.4所 示。图4. 4普通网格与Mappe
6、d Mesh对比4.2单元质量标准碰撞分析模型的单元要满足如下质疑标准：1）翘曲角度（Warpage） : 152）长宽比（Aspect Ratio） : 53）倾斜角度（Skew Angle） : 10 4)四边形内角(Angle Quad) : 40-1355）三角形内角（Angle Tria： 25-1206）雅克比（Jacobian） : 0.6在HyperMesh中的质量检查参数设置见表4.1。表4 1单元质量检查标准输入HyperMesh的单元质量检查文件criteria如下:Cr i ter i a file wr i tten by HM 7. 0#Cr i ter i onO
7、n WtI dea IGoodWarnFai IV/or st0penalty vaIue0. 000. 000. 801.0010. 001min s i ze1 1.010. 0009. 0004. 9004. 0003. 2862max length1 1.010. 00012. 00018.56020.00030. 0003aspect ratio1 1.01.0002. 0004. 4005. 00010. 0004warpage1 1.00. 0005. 00013. 00015. 00030.0005max angIe quad1 1.090.000110. 000130.500
8、135.000151.6676min angIe quad1 1.090.00070.00046. 00040. 00020.0007max angIe tr i a1 1.060.00080.000112. 000120. 000150. 0008m i n angIe tr i a1 1.060.00050. 00029.50025. 0006. 2509skew1 1.00. 00010. 00034. 00040. 00070.00010jacob i an1 1.01.0000. 9000. 7000. 6000. 30011chorda I dev0 0. 00. 0000. 30
9、00. 8001.0002. 00012 % of tr i as1 1.02. 0006. 0009. 28010. 00012.222另外，三角形单元数不能超过单元总数的10%。4.3网格划分细则4.3.1孔与网格形状4.3.1.1基本原则1）直径小于6mm的孔可以忽略掉，将此孔填满：2）直径大于等于6mm的孔必须保留。3）有的孔会影响到周边的网格质量，可以依据经验适当对这些孔作一些简单的处理4.3.1.2孔的形状简化规则大于445的孔，周圉网格采用标准尺寸进行划分；小于或等于45的孔，孔的形状按表4.2的规则 进行简化处理：孔的形状620孔的尺寸四边形421-25六边形42632八边形4
10、3338十边形03975十二边形4313不同种类孔的处理1）用于联接的圆孔一螺栓孔对于狡链安装孔、座椅安装孔、安全带固任孔、燃油箱安装孔等主要受力孔，按图4.5处理，外圈直径 大小与垫片的直径相同（一般为孔径的2倍）。图4.5主要安装受力孔的处理2）普通圆孔例如用于布置线束的孔、工艺孔、车身减重孔以及泄位孔等按表4.2的规则处理。3）椭圆孔英处理方式如图4. 6,即直径B在7 20mm之间，构建两个网格单元：小于7mm则用一个网格单元模 拟。4）其他孔螺钉孔、钏钉孔、塞焊孔等全部忽略：对于线卡孔，将孔洞去除，在孔心处布置单元节点。图4.6椭圆孔的处理实例4314孔的处理实例各种孔的处理实例如图
11、4.7、图4.8所示：图4.7孔网格划分实例1图4.8孔网格划分实例24-3-2加强筋的处理1）关键区域的筋全部保留：2）对于小的加强筋，按最小网格尺寸进行划分网格：3）筋的扩展斜而的处理办法如图4.9所示。图4.9筋网格划分4.3.3过渡圆角/倒角的处理1）对于尺寸大于、等于8mm的圆角/倒角，必须生成两排网格单元，如图4.10所示：2）对于尺寸小于8mm的圆角/倒角，只需生成一排网格单元即可，如图4.11所示：图4. 10双排网格图4. 11单排网格3）如果圆角/倒角长度小于4 mm,必须将倒角长度按图4.12所示的方法延长到4mm。图4. 12长度小于4imn的倒角处理5材料白车身网格完
12、成后，将模型导成DYN格式后再次导进HyperMesh软件中，通过这种方式精减掉模型中 的几何信息，在此基础上赋材料和属性。白车身是由宜反金件通过焊接而成的结构。宜反金件的材料根据设计部 门提供的材料牌号与材料参数进行设宜，宜反金件材料采用24号材料模型：* MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICIDRhoENUSI GYETANEPPFTDEL7. 85E-0207. 0000. 2900. 0000. 000CPLCSSLCSRVPID0注：LCSS输入相应材料牌号对应的有效应力应变曲线。BEAM焊点材料采用100号材料模型：* MAT SPOTWELDIDRhoENUS
13、I GYETDTTFAIL7. 85E-0207.0000. 2901.01.00. 000EFAILNRRNRSNRTMRRMSSMTTNF0. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0006属性壳单元参数设苣：*SECTION_SHELLID ELF0RM SHRF NIP PROPT QR/IRID I COMP SETYPNIP=2o焊点beam单元参数设宜:*SECTION_BEAMIDELFORMSHRFORCSTSCOOR91.0002.010. 0THICIsTHIC2sTHICItTHIC2tNSLOCNTLOCs6. 0006.
14、 0000. 0000. 0000. 0000. 07连接关系处理在完成所有网格后，通过PENENTRATION检查网格干涉后才可以做连接7.1点焊白车身各个部件的连接方法大都是点焊，点焊处理时注意连接单元必须保证与平面垂直。点焊有 两种模拟方法：1) 2 层板焊接用 spotweld ( *CONSTRAINED_SPOTWELD)单元模拟，spotweld 不能连 接 solid 单元：3 层以上板焊接用 rigid body ( *CONSTRAINED_NODAL_RIGID_BODY)单元模拟，用 rigid body 连接 时，不要激活attach nodes as set选项。该方法模拟需要
