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1、车身结构强度与碰车身结构强度与碰撞安全分析技术撞安全分析技术车身结构强度与碰撞安全分析技术uu安全性法规（NCAP)uu有限元方法的理论基础uu仿真工具uu工程应用实例内容提要车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)u uU.S. - FMVSS (Federal Motor Vehicle Safety U.S. - FMVSS (Federal Motor Vehicle Safety Standard, ) Standard, )u uCanada - CMVSS (Canada Motor Vehicle SafetyCanada - CMVSS (Canada Motor
2、 Vehicle Safety Standard) Standard)u uEurope - European Regulation (European Economic Europe - European Regulation (European Economic Commission) Commission)u uJapan - Safety Regulation For Road Vehicles Japan - Safety Regulation For Road Vehicles u uAustralia - ADR (Australian Design Rule) Australi
3、a - ADR (Australian Design Rule) u uChina CMVDR 294 (China Motor Vehicle Design China CMVDR 294 (China Motor Vehicle Design Regulation,GB) Regulation,GB)各地区安全法规各地区安全法规车身结构强度与碰撞安全分析技术uu汽车安全标准汽车安全标准 (NCAP) (NCAP)uuNCAPNCAP星级评价组织或新车评价体星级评价组织或新车评价体系系 , ,是轿车（尤指新上市车是轿车（尤指新上市车型）碰撞安全的一种标准。型）碰撞安全的一种标准。它是行业性标
4、准，不同于政它是行业性标准，不同于政府强制性法规府强制性法规; ; 主要有美国主要有美国US-NCAPUS-NCAP、欧洲、欧洲EURO-NCAPEURO-NCAP、日本、日本JNCAPJNCAP、澳、澳大利亚大利亚ANCAPANCAP等等; ;这些国家的星级评价，主要这些国家的星级评价，主要以美国星级评价为基础，因以美国星级评价为基础，因而内容基本相同而内容基本相同. .NCAP标准与政府法规的区别标准与政府法规的区别政府性法规政府性法规NCAPNCAP标准标准强制性法规要求强制性法规要求强制性法规要求强制性法规要求非强制性标准非强制性标准非强制性标准非强制性标准碰撞速度相对较碰撞速度相对较
5、碰撞速度相对较碰撞速度相对较低低低低碰撞速度要求高于碰撞速度要求高于碰撞速度要求高于碰撞速度要求高于法规法规法规法规是新车上市的最是新车上市的最是新车上市的最是新车上市的最低要求低要求低要求低要求是对车辆安全性的是对车辆安全性的是对车辆安全性的是对车辆安全性的更高要求更高要求更高要求更高要求结果为：结果为：结果为：结果为：“通过通过通过通过”或者或者或者或者“不通过不通过不通过不通过” 结果为：星级评价结果为：星级评价结果为：星级评价结果为：星级评价 安全性法规（NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术NCAPNCAP（新车评价体系）的试验内（新车评价体系）的试验内容以及与相对应法规的比较容以
6、及与相对应法规的比较安全性法规（NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术Phase One 正常驾驶正常驾驶Phase Two 发生危险发生危险Phase Three 不可避免不可避免Phase Four事故发生事故发生Phase Five事故后处理事故后处理主动安全与被动安全主动安全与被动安全安全性法规（NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)NCAP(NCAP(新车评价体系新车评价体系) )的实验内容的实验内容车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)前碰撞试验前碰撞试验法规法规比较比较试验形态试验形态FMVSSFMVSS208208US-NCAPUS-NC
7、APIIHSIIHSECE94ECE94Euro-Euro-NCAPNCAPCMVR CMVR 294294NCAP NCAP CHINACHINA完全壁障完全壁障48km/h 48km/h 完完全刚性固定全刚性固定壁障，完全壁障，完全正碰或正碰或3030度度倾角倾角, , 前排前排座椅都有假座椅都有假人，且需安人，且需安全带全带56km/h56km/h完完全刚性固全刚性固定壁障，定壁障，完全正碰，完全正碰，前排座椅前排座椅都有假人，都有假人，且需安全且需安全带带- - -48km/h48km/h完全刚性固完全刚性固定壁障，完定壁障，完全正碰，前全正碰，前排座椅都有排座椅都有假人，且需假人，且
8、需安全带安全带刚刚引刚刚引入入4040偏置偏置- - -64km/h 64km/h 40% 40% 偏置偏置装固定壁装固定壁障，完全障，完全正碰正碰56km/h 56km/h 40% 40% 偏置偏置装固定壁装固定壁障，完全障，完全正碰，前正碰，前排座椅都排座椅都有假人，有假人，且需安全且需安全带带64km/h 40% 64km/h 40% 偏置装固定偏置装固定壁障，完全壁障，完全正碰前排座正碰前排座椅都有假人，椅都有假人，且需安全带且需安全带刚刚引刚刚引入入车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)欧洲欧洲欧洲欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP前碰撞方法前碰撞方法前碰撞方法前碰撞
9、方法u u试验前车的准备试验前车的准备若有气囊检查安全气囊一切正常；若有气囊检查安全气囊一切正常；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量的在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量的90%90%；把前排座椅放在导槽的中间，并且放置两个假人；把前排座椅放在导槽的中间，并且放置两个假人；测试车的重量：包括燃料，冷却液，润滑油，备用胎，测试设测试车的重量：包括燃料，冷却液，润滑油，备用胎，测试设备等。备等。 离合器，刹车板以及加速板的中心点；离合器，刹车板以及加速板的中心点； 方向盘中心点；方向盘中心点； 测量碰撞前门的距离
10、测量碰撞前门的距离车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)欧洲欧洲欧洲欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP前碰撞方法前碰撞方法前碰撞方法前碰撞方法u u测试参数测试参数碰撞前：碰撞前：碰撞前：碰撞前：u u车的测试速度：测试点离壁障尽量近，目标速度车的测试速度：测试点离壁障尽量近，目标速度64km/h(+/-64km/h(+/-1km/h);1km/h);u u碰撞区域：碰撞区域碰撞区域：碰撞区域4040(+/-20mm)(+/-20mm)车的宽度（不包括后视镜）车的宽度（不包括后视镜）; ;u u试验前门需关闭，但不锁，测试中也不能打开；试验前门需关闭，但不锁，测试中也不能打开；
11、碰撞后：碰撞后：碰撞后：碰撞后：u u试验后记录下打开门所需的力，打开角度为试验后记录下打开门所需的力，打开角度为4545度；度；u u记录下假人的位置；记录下假人的位置；u u记录下从车里取出假人的方法，要求不须调整椅背即可将假人移出车记录下从车里取出假人的方法，要求不须调整椅背即可将假人移出车外；外；u u测取需要记录侵入点的侵入量；测取需要记录侵入点的侵入量；u u燃料泄漏要小于燃料泄漏要小于30g/min30g/min；车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)前碰撞评价指标前碰撞评价指标前碰撞评价指标前碰撞评价指标车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)正面碰撞
12、实验评价方法（美国正面碰撞实验评价方法（美国正面碰撞实验评价方法（美国正面碰撞实验评价方法（美国NCAP)NCAP) 车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)正面碰撞实验评价方法（欧洲正面碰撞实验评价方法（欧洲正面碰撞实验评价方法（欧洲正面碰撞实验评价方法（欧洲NCAP)NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)测测量指量指标标点数点数头头部部HICHIC值值头头部加速度部加速度0 04 4分分颈颈部部剪力剪力轴轴向向张张力力向后弯矩向后弯矩0 04 4分分胸部胸部胸部胸部压缩压缩量量胸部粘性指胸部粘性指标标0 04 4分分下肢下肢大腿大腿负负荷荷膝盖膝盖压缩压
13、缩量量胫胫骨指数骨指数0 04 4分分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)侧面碰撞试验法规比较侧面碰撞试验法规比较侧面碰撞试验法规比较侧面碰撞试验法规比较试验形态试验形态FMVSSFMVSS214214US-SINCAPUS-SINCAPIIHSIIHSECE95ECE95Euro-Euro-SINCAPSINCAPCMVDR 295CMVDR 295NCAP NCAP CHINACHINA直角直角- - -51km/h51km/h可可变形的运动变形的运动壁障（壁障（0.950.95吨），垂直吨），垂直正碰
14、，手刹正碰，手刹车释放，燃车释放，燃料为满载的料为满载的92929494，放两个假人放两个假人50km/h50km/h可变形的可变形的运动壁障运动壁障（0.950.95吨）吨），垂直正，垂直正碰，燃料碰，燃料为满载的为满载的9090，放，放一个假人一个假人50km/h50km/h可变形的可变形的运动壁障运动壁障（0.950.95吨）吨），垂直正，垂直正碰，燃料碰，燃料为满载的为满载的9090，放，放一个假人一个假人50km/h50km/h与与ECE95ECE95基本基本相似，今年相似，今年7 7月开始实施。月开始实施。可变形的运动可变形的运动壁障（壁障（0.950.95吨）吨），垂直正碰，垂直
15、正碰，燃料为满载的燃料为满载的9090，放一个，放一个假人假人刚刚引刚刚引入入倾斜倾斜54km/h 54km/h 可可变形的运动变形的运动壁障壁障（1.3681.368吨）吨），与，与Y Y成成2727度，手刹车度，手刹车拉上，燃料拉上，燃料为满载的为满载的92929494，放，放两个假人两个假人62km/h62km/h可可变形的运动变形的运动壁障壁障（1.3681.368吨）吨），与，与Y Y成成2727度，手刹车度，手刹车拉上，燃料拉上，燃料为满载的为满载的92929494，放，放两个假人两个假人- - - - -刚刚引刚刚引入入车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)侧面碰撞
16、实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP）u u试验前车的准备试验前车的准备车辆状态是静止；车辆状态是静止；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量的在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量的90%90%；驾驶员座椅放置在导槽的中间位置；驾驶员座椅放置在导槽的中间位置；在驾驶员位置放置在驾驶员位置放置ES-2ES-2假人；假人；测量车的重量：无负载情况测量车的重量：无负载情况100kg100kg（包括假人及其相关测试设（包括假人及其相关测试设备）备
17、）标注出座椅的标注出座椅的R R点；点；车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)u u测试参数测试参数碰撞前：碰撞前：碰撞前：碰撞前：u u运动壁障车的测试速度：测试点离碰撞区尽量近，目标速度运动壁障车的测试速度：测试点离碰撞区尽量近，目标速度50km/h(+/-1km/h);50km/h(+/-1km/h);u u避免运动壁障车与试验车发生二次碰撞；避免运动壁障车与试验车发生二次碰撞；u u运动壁障车与试验车的碰撞放置：运动壁障车与试验车的碰撞放置：u u目标对齐的位置：运动壁障车的中心线与目标对齐的位置：运动壁障车的中心线与R R点一致（点一致（ 25mm 25mm）u u测试
18、期间车门不能打开；测试期间车门不能打开；碰撞后：碰撞后：碰撞后：碰撞后：u u试验后记录下打开门所需的力，打开角度为试验后记录下打开门所需的力，打开角度为4545度；度；u u记录下假人的位置；记录下假人的位置；u u记录下从车里取出假人的方法，要求不试用工具能将假人模型记录下从车里取出假人的方法，要求不试用工具能将假人模型移出；移出；u u燃料泄漏要小于燃料泄漏要小于30g/min30g/min；侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲侧面碰撞实验方法（欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP）车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)侧面碰撞评价指标侧面碰撞
19、评价指标侧面碰撞评价指标侧面碰撞评价指标法法规规头头部部颈颈部部胸部胸部腹部腹部腰部腰部车车体体变变形形美国美国FMVSS214FMVSS214US-SINCAPUS-SINCAP HIC HICTTITTI腰加速度腰加速度不不评评价价美国美国IIHSIIHSHICHIC张张力力压缩压缩力力胸部位移胸部位移VCVC肩位移肩位移骼骨骼骨负负荷荷大腿大腿负负荷荷评评价价欧洲欧洲ECE-R95ECE-R95Euro-NCAPEuro-NCAPHICHIC加速度加速度胸部位移胸部位移VCVC腹部腹部负负荷荷耻骨耻骨负负荷荷评评价价中国中国CMVDR295CMVDR295NCAP-ChinaNCAP-C
20、hina车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)侧面碰撞实验评价方法（美国侧面碰撞实验评价方法（美国侧面碰撞实验评价方法（美国侧面碰撞实验评价方法（美国NCAP)NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)侧面碰撞实验评价方法（欧洲侧面碰撞实验评价方法（欧洲侧面碰撞实验评价方法（欧洲侧面碰撞实验评价方法（欧洲NCAP)NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)测量指标测量指标点数点数头部头部HICHIC值值头部加速度头部加速度0 04 4分分胸部胸部胸部位移胸部位移胸部粘性指标胸部粘性指标0 04 4分分腹部部腹部部腹部负荷腹部负荷0 04 4
21、分分腰部腰部耻骨负荷耻骨负荷0 04 4分分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分假人损伤值换算得分车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP）车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)u u试验前准备试验前准备放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；放掉油箱中所有的汽油并且发动汽车把油耗干；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量；在油箱中灌满水，水的质量为满箱油质量；驾驶员座椅放置在导槽的中间位置；驾驶员座椅放置在导槽的中间位置；在驾驶员
22、位置放置假人；在驾驶员位置放置假人；测量车的总重量；测量车的总重量；碰撞位置：在侧边门的参考线上，过该参考线的横向碰撞位置：在侧边门的参考线上，过该参考线的横向垂直平面通过假人头部重心位置；垂直平面通过假人头部重心位置；在车的位置上标上标记。在车的位置上标上标记。侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP）车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)u u测试参数测试参数碰撞前：碰撞前：碰撞前：碰撞前：u u使刚性柱与参考线对齐；使刚性柱与参考线对齐；使刚性柱与参考线对齐；使刚性柱与参考线对齐；u u刚性柱：
23、离地高度不低于刚性柱：离地高度不低于刚性柱：离地高度不低于刚性柱：离地高度不低于102mm102mm102mm102mm，需高于车顶，需高于车顶，需高于车顶，需高于车顶100mm100mm100mm100mm，刚性柱的，刚性柱的，刚性柱的，刚性柱的直径为直径为直径为直径为245mm245mm245mm245mm（/-3mm/-3mm/-3mm/-3mm）；）；）；）；u u碰撞速度：台车的加速度不能超过碰撞速度：台车的加速度不能超过碰撞速度：台车的加速度不能超过碰撞速度：台车的加速度不能超过1.5m/s1.5m/s1.5m/s1.5m/s2 2 2 2, , , ,目标速度目标速度目标速度目标
24、速度29km/h(+/-0.5km/h)29km/h(+/-0.5km/h)29km/h(+/-0.5km/h)29km/h(+/-0.5km/h)u u碰撞角度：碰撞角度：碰撞角度：碰撞角度：90909090度（度（度（度（+/-3+/-3+/-3+/-3度）度）度）度）碰撞后：碰撞后：碰撞后：碰撞后：u u试验后记录下打开门所需的力，打开角度为试验后记录下打开门所需的力，打开角度为试验后记录下打开门所需的力，打开角度为试验后记录下打开门所需的力，打开角度为45454545度；度；度；度；u u记录下假人的位置；记录下假人的位置；记录下假人的位置；记录下假人的位置；u u记录下从车里取出假人
25、的方法；记录下从车里取出假人的方法；记录下从车里取出假人的方法；记录下从车里取出假人的方法；u u测取侵入点的侵入量；测取侵入点的侵入量；测取侵入点的侵入量；测取侵入点的侵入量；侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲侧面柱撞试验方法（欧洲NCAPNCAPNCAPNCAP）车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)碰撞综合评价方法（欧洲碰撞综合评价方法（欧洲碰撞综合评价方法（欧洲碰撞综合评价方法（欧洲NCAP)NCAP)车身结构强度与碰撞安全分析技术安全性法规（NCAP)美国和欧洲碰撞法规试验方法的差别：美国和欧洲碰撞法规试验方法的差别：1 1、移动障碍壁的
26、质量、尺寸及形状不同、移动障碍壁的质量、尺寸及形状不同2 2、碰撞形式不同、碰撞形式不同3 3、碰撞速度不同、碰撞速度不同4 4、碰撞点位置不同、碰撞点位置不同5 5、乘员损伤评价方法不同、乘员损伤评价方法不同车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础适用领域适用领域适用领域适用领域 有限元法几乎适用于所有的工程领域，有限元法几乎适用于所有的工程领域，应用最为广泛的是结构工程、材料科学领域应用最为广泛的是结构工程、材料科学领域中的应力、应变和位移的分析计算。中的应力、应变和位移的分析计算。 在车身结构设计中，主要用于车身结构在车身结构设计中，主要用于车身结构分析、模态分析、碰撞模拟分析、模态
27、分析、碰撞模拟车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础基本思想基本思想基本思想基本思想拉伸筋凹槽圆角凹槽凹模模腔压边圈压料面冲 头“ “以直代曲以直代曲” ”，以离散体代替连续，以离散体代替连续体体拉伸筋凹槽圆角凹槽凹模模腔压边圈压料面冲 头车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤1 1、结构离散化、结构离散化2 2、位移模式的选择、位移模式的选择3 3、单元力学特性分析、单元力学特性分析4 4、等效节点力计算、等效节点力计算5 5、建立整体结构的平衡方程、建立整体结构的平衡方程6 6、求解未知节点的位移及
28、单元应力、求解未知节点的位移及单元应力车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤1 1、结构离散化、结构离散化 把无限变量处理成有限变量的过程称为离散化。有限元把无限变量处理成有限变量的过程称为离散化。有限元法的结构离散化过程，就是将被分析的连续的对象划分成由法的结构离散化过程，就是将被分析的连续的对象划分成由有限个单元组成的离散体的集合，并在单元上选取一定数量有限个单元组成的离散体的集合，并在单元上选取一定数量的点作为节点。各个单元体之间仅在节点处相连接。有限单的点作为节点。各个单元体之间仅在节点处相连接。有限
29、单元法的整个分析过程就是针对这种单元集合体进行的。元法的整个分析过程就是针对这种单元集合体进行的。 车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤2 2、位移模式的选择、位移模式的选择 位移模式是指对单元中各点处位移的分布状况所作的一位移模式是指对单元中各点处位移的分布状况所作的一种假设，即选择一种比较简单的函数用以近似表示单元中各种假设，即选择一种比较简单的函数用以近似表示单元中各点位移的分量随坐标变化的分布规律。点位移的分量随坐标变化的分布规律。 由于多项式的数学运算比较简单，易于处理，因此通常由于多项式的数学运
30、算比较简单，易于处理，因此通常选用多项式作为位移模式，多项式的项数和阶数通常根据单选用多项式作为位移模式，多项式的项数和阶数通常根据单元的自由度和求解的收敛性要求等来选取。一般情况下，应元的自由度和求解的收敛性要求等来选取。一般情况下，应等于单元的自由度数，同时广义坐标应取为节点位移。等于单元的自由度数，同时广义坐标应取为节点位移。车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤3 3、单元的力学特性分析、单元的力学特性分析 根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数量、位置等，根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数量、位
31、置等，找出单元节点力与节点位移的关系，并用几何方程和物理方找出单元节点力与节点位移的关系，并用几何方程和物理方程建立力与位移之间的方程式。即对单元的刚度矩阵和质量程建立力与位移之间的方程式。即对单元的刚度矩阵和质量矩阵进行分析求解。矩阵进行分析求解。 车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤4 4、单元受力等效转换、单元受力等效转换 当当结结构构被被分分离离成成多多个个单单元元后后，结结构构所所承承受受的的载载荷荷在在单单元元之之间间仅仅通通过过节节点点来来传传递递。但但实实际际上上，力力是是从从单单元元的的公
32、公共共边边界界上上传传递递的的，因因此此必必须须把把作作用用在在单单元元边边界界上上的的面面力力，以以及及作作用用在在单单元元体体内内的的体体积积力力、集集中中力力等等按按照照静静力力等等效效的的原原则则，处处理理成成只作用在节点上的力。只作用在节点上的力。车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤5 5、建立整体结构的平衡方程、建立整体结构的平衡方程 即即结结构构的的整整体体分分析析，也也就就是是将将单单元元刚刚度度矩矩阵阵合合成成为为整整体体刚刚度度矩矩阵阵，同同时时，将将作作用用于于各各节节点点的的载载荷荷
33、合合成成为为整整体体结结构构的的节节点载荷向量。点载荷向量。车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤有限元方法的基本步骤6 6、求解未知节点的位移及单元应力、求解未知节点的位移及单元应力 在求得单元节点解的基础上，根据单元位移插值函数，在求得单元节点解的基础上，根据单元位移插值函数，求得单元内任一点的位移和应力。求得单元内任一点的位移和应力。 车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础有限元法的求解流程有限元法的求解流程有限元法的求解流程有限元法的求解流程车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础双燃料车气瓶支架计算双燃料车气
34、瓶支架计算车身结构强度与碰撞安全分析技术有限元方法基础利用利用利用利用CAECAE技术进行仿真分析的局限性技术进行仿真分析的局限性技术进行仿真分析的局限性技术进行仿真分析的局限性1 1 1 1、由于材料特性描述与实际材料差异等多方面的原因，、由于材料特性描述与实际材料差异等多方面的原因，、由于材料特性描述与实际材料差异等多方面的原因，、由于材料特性描述与实际材料差异等多方面的原因， 模拟计算结果与实际试验结果存在偏差；模拟计算结果与实际试验结果存在偏差；模拟计算结果与实际试验结果存在偏差；模拟计算结果与实际试验结果存在偏差；2 2 2 2、金属材料的塑性特性理论尚不完备；、金属材料的塑性特性理
35、论尚不完备；、金属材料的塑性特性理论尚不完备；、金属材料的塑性特性理论尚不完备；3 3 3 3、材料冷作硬化特性难以掌握；、材料冷作硬化特性难以掌握；、材料冷作硬化特性难以掌握；、材料冷作硬化特性难以掌握；4 4 4 4、材料的初始内应力不易掌握；、材料的初始内应力不易掌握；、材料的初始内应力不易掌握；、材料的初始内应力不易掌握；5 5 5 5、材料断裂难以预测。、材料断裂难以预测。、材料断裂难以预测。、材料断裂难以预测。车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真工具碰撞仿真分析的进展及发展趋势碰撞仿真分析的进展及发展趋势碰撞仿真分析的进展及发展趋势碰撞仿真分析的进展及发展趋势车身结构强度与碰撞安全分
36、析技术碰撞仿真分析的进展及发展趋势碰撞仿真分析的进展及发展趋势碰撞仿真分析的进展及发展趋势碰撞仿真分析的进展及发展趋势应用领域应用领域应用领域应用领域u u1. Plasticity1. Plasticityu u2. Contact-impact treatment2. Contact-impact treatmentu u3. Airbag, seat belt model3. Airbag, seat belt modelu u4. Barrier model4. Barrier modelu u5. Welding5. Weldingu u6. Material failure mod
37、es development6. Material failure modes developmentu u7. Joint development 7. Joint development u u8. Foam material8. Foam materialu u9. Dummy model9. Dummy model仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术汽车碰撞仿真分析工具汽车碰撞仿真分析工具汽车碰撞仿真分析工具汽车碰撞仿真分析工具CADDataMesh GenerationPart AssemblySolverPost ProcessCATIAIDEASHypermesh ANSAFE
38、MBEasiCrashHypeworkFEMBMode-EditPam-SafeLS-DYNARADIOSSPam-CrashABAQUSMADYMOMSC-DYTRANADINAHypermeshFEMBMod-AnimPam-SafeDyna-Post仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型目前趋势是创建同一个模型用于目前趋势是创建同一个模型用于3 3个主要的碰撞模拟分析（前碰、侧碰个主要的碰撞模拟分析（前碰、侧碰和后碰）；和后碰）；有限元网格是用自动网格划分工具生成的，并且把各个部件装配起来；有限元网格是用自动网格划分工具生成的，并且把各个部件装配起来；车身
39、大约包括车身大约包括20202525平方米的钣金覆盖件；平方米的钣金覆盖件；Mesh SizeMesh SizeNumber of shell Number of shell ElementsElementsNormal SizeNormal Size10 * 1010 * 10200,000200,000Weld nugget sizeWeld nugget size5 * 55 * 5800, 000800, 000average thicknessaverage thickness1 * 11 * 120,000,00020,000,000仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿
40、真模型仿真模型仿真模型 CADCADCADCAD数据：数据：数据：数据：u u 数据类型有：数据类型有：CATIACATIA、 UG UG、 PRO-E PRO-E、 IGES IGES 等等；等等；u u 提供厚度信息和材料列表；提供厚度信息和材料列表；u u 几何处理；几何处理；仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具结构简化结构简化1 1、孔类特征、孔类特征D D D6 D6IgnoreIgnore 6D25 6D25HexagonHexagon26D3226D32OctagonOctagon33D3833D38DecagonDecagon38D45
41、38D45DodecagonDodecagon2 2、筋类特征、筋类特征2 25 5车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型基于翻边的网格划分方法：基于翻边的网格划分方法：基于翻边的网格划分方法：基于翻边的网格划分方法：u u在汽车结构中，焊点基本上都是分布在翻边上；在汽车结构中，焊点基本上都是分布在翻边上；u u焊点数据的提供通常是晚于部件数据；焊点数据的提供通常是晚于部件数据；u u在翻边上划分网格的方法可以解决这个问题：在翻边上划分网格的方法可以解决这个问题：这种方法可以在所有的翻边生成相同的网格；这种方法可以在所有的翻边生成相同的网格；在翻边的宽度方向上有在翻边的
42、宽度方向上有2 2或或3 3个单元；个单元；这种方法可以让我们在预先不知道焊点位置的时候就开这种方法可以让我们在预先不知道焊点位置的时候就开始划分网格；始划分网格；仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型碰撞区域的网格划分：仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术碰撞模拟分析中车身上一些重要部件：碰撞模拟分析中车身上一些重要部件：碰撞模拟分析中车身上一些重要部件：碰撞模拟分析中车身上一些重要部件：u u 车身骨架车身骨架u u 保险杠保险杠u u 防撞泡沫防撞泡沫u u 副车架副车架u u 发动机发动机u u 变速箱变速箱u u 发动机安装座发动机安装座u u 仪表
43、板仪表板u u 发动机罩发动机罩u u 行李箱盖行李箱盖u u 车门车门u u 翼子板翼子板u u 风窗风窗仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术创建车身的材料以及车身的单元特性：创建车身的材料以及车身的单元特性：创建车身的材料以及车身的单元特性：创建车身的材料以及车身的单元特性：u u 材料的参数和部件的厚度由用户提供；材料的参数和部件的厚度由用户提供；材料的参数和部件的厚度由用户提供；材料的参数和部件的厚度由用户提供；u u LS-DYNA LS-DYNA LS-DYNA LS-DYNA拥有丰富的材料模型库；拥有丰富的材料模型库；拥有丰富的材料模型库；拥有丰
44、富的材料模型库；u u 不同的材料（钢材，塑料，泡沫，胶，焊点，玻璃等等）不同的材料（钢材，塑料，泡沫，胶，焊点，玻璃等等）不同的材料（钢材，塑料，泡沫，胶，焊点，玻璃等等）不同的材料（钢材，塑料，泡沫，胶，焊点，玻璃等等）选用选用选用选用LS-DYNALS-DYNALS-DYNALS-DYNA中不同的材料模型中不同的材料模型中不同的材料模型中不同的材料模型；( ( ( (材料方向）材料方向）材料方向）材料方向）u u 不同的单元类型（壳单元，立体单元，梁单元，弹簧单元不同的单元类型（壳单元，立体单元，梁单元，弹簧单元不同的单元类型（壳单元，立体单元，梁单元，弹簧单元不同的单元类型（壳单元，立
45、体单元，梁单元，弹簧单元等等）选用等等）选用等等）选用等等）选用LS-DYNALS-DYNALS-DYNALS-DYNA中不同的积分方式；中不同的积分方式；中不同的积分方式；中不同的积分方式；仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术创建质量块单元以配重创建质量块单元以配重创建质量块单元以配重创建质量块单元以配重u u质量块单元可以用于代替非结构质量；质量块单元可以用于代替非结构质量；u u质量块单元所在的位置位于所代替部件的质心位置；质量块单元所在的位置位于所代替部件的质心位置；u u质量块代替的部件一般有：质量块代替的部件一般有： 电池电池 备用胎备用胎 内饰件
46、内饰件 仪表板上的部件仪表板上的部件 油箱等等油箱等等仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具整车建模的质量分配整车建模的质量分配Total vehicle MassTotal vehicle Mass1200 kg1200 kgDetailDetailCar Body Car Body 200 kg200 kg100,000 elements100,000 elements100,000 nodes100,000 nodes2gram/node2gram/nodePower trainPower train200 kg20
47、0 kgmeshedmeshedChassis & WheelsChassis & Wheels200 kg200 kgmeshedmeshedComponentsComponents600 kg600 kg1kg/node1kg/node车身结构强度与碰撞安全分析技术障碍物模型：障碍物模型：前碰撞模拟分析用的刚性墙前碰撞模拟分析用的刚性墙： 物理车试验时法规规定的刚性墙要求：物理车试验时法规规定的刚性墙要求：壁障由钢筋混凝土制成；壁障由钢筋混凝土制成；壁障前部宽度不小于壁障前部宽度不小于3m3m，高度不小于，高度不小于1.5m1.5m，厚度应保证其，厚度应保证其质量不低于质量不低于70000
48、kg70000kg；壁障前表面应铅垂，其法线应与车辆直线行驶方向成壁障前表面应铅垂，其法线应与车辆直线行驶方向成0000或或300300夹角；夹角；壁障表面应覆以壁障表面应覆以2cm2cm厚状态良好的胶合板；厚状态良好的胶合板；壁障固定在地面上，以限制其位移；壁障固定在地面上，以限制其位移；仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术 欧洲欧洲4040偏置前碰撞模拟分偏置前碰撞模拟分析用的障碍物析用的障碍物： 物理车试验时法规规定的障物理车试验时法规规定的障碍物要求碍物要求：仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术物理车试验时法规规定的障
49、碍物上蜂窝铝特性要求：仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术 欧洲侧碰撞模拟分析用的运动欧洲侧碰撞模拟分析用的运动欧洲侧碰撞模拟分析用的运动欧洲侧碰撞模拟分析用的运动壁障壁障壁障壁障(MDB):(MDB):(MDB):(MDB): 欧洲侧碰撞运动壁障车上蜂窝欧洲侧碰撞运动壁障车上蜂窝铝的几何尺寸：铝的几何尺寸：仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术欧洲侧碰撞模拟分析用的运动壁障欧洲侧碰撞模拟分析用的运动壁障欧洲侧碰撞模拟分析用的运动壁障欧洲侧碰撞模拟分析用的运动壁障(MDB):(MDB):(MDB):(MDB):物理车试验时法规规
50、定的运动壁障车要求：物理车试验时法规规定的运动壁障车要求：欧洲侧碰撞运动壁障车整车的几何特性：欧洲侧碰撞运动壁障车整车的几何特性：u u总质量为总质量为950950（/- 20/- 20）kgkg；u u运载车的前、后轮距为运载车的前、后轮距为15001500（/ /1010）mmmm；u u运载车的轴距为运载车的轴距为30003000（/ /1010）mmmm；u u重心在纵向中垂面重心在纵向中垂面10mm10mm内，距前轴内，距前轴10001000（/ /3030）mmmm，距地面，距地面500500（/ /3030）mmmm；u u碰撞壁前表面距壁障重心为碰撞壁前表面距壁障重心为2000
51、2000（/ /3030）mmmm；u u在静止状态下，蜂窝铝最底面离地间在静止状态下，蜂窝铝最底面离地间隙为隙为300300（/ /5 5）mmmm；仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具 欧洲侧碰撞模拟分析用的运动欧洲侧碰撞模拟分析用的运动欧洲侧碰撞模拟分析用的运动欧洲侧碰撞模拟分析用的运动壁障有限元模型壁障有限元模型壁障有限元模型壁障有限元模型 材料为材料为*MAT_HONEYCOMB*MAT_HONEYCOMB车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具美国侧碰撞模拟分析用的运动壁障美国侧
52、碰撞模拟分析用的运动壁障美国侧碰撞模拟分析用的运动壁障美国侧碰撞模拟分析用的运动壁障(MDB):(MDB):u u 物理车试验时法规规定的运动壁障车要求：物理车试验时法规规定的运动壁障车要求： 美国侧碰撞运动壁障车整车的几何特性：美国侧碰撞运动壁障车整车的几何特性：u u总质量为总质量为13681368（/- 5/- 5）kgkg；u u运载车的前、后轮距为运载车的前、后轮距为1880mm1880mm；u u运载车的轴距为运载车的轴距为2590mm2590mm；u u重心在纵向中垂面左侧重心在纵向中垂面左侧7.6mm7.6mm内，距前轴内，距前轴1123mm1123mm，距地面，距地面500m
53、m500mm；u u在静止状态下，蜂窝铝最底面离地间隙为在静止状态下，蜂窝铝最底面离地间隙为279mm279mm；车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具 美国侧碰撞模拟分析用的运动美国侧碰撞模拟分析用的运动壁障有限元模型：壁障有限元模型： 蜂窝铝所用的材料模型为：蜂窝铝所用的材料模型为：*MAT_MODIFIED_HONEYCOMB*MAT_MODIFIED_HONEYCOMB车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具 汽车碰撞仿真的假人模型：汽车碰撞仿真的假人模型： VPGVPG中的假人库模型中的假人库模型中的假人库模型中的假人库模
54、型: :u u6 6个前碰撞假人个前碰撞假人个前碰撞假人个前碰撞假人u u2 2个侧碰撞假人个侧碰撞假人个侧碰撞假人个侧碰撞假人可变形可变形50百分位前碰撞假人百分位前碰撞假人刚性刚性50百分位前碰撞假人百分位前碰撞假人欧标侧碰撞假人欧标侧碰撞假人美标侧碰撞假人美标侧碰撞假人车身结构强度与碰撞安全分析技术 汽车碰撞仿真的假人模型：汽车碰撞仿真的假人模型： VPGVPG假人库中的假人模型的标定假人库中的假人模型的标定假人库中的假人模型的标定假人库中的假人模型的标定: :u u根据根据根据根据FMVSSFMVSS法规法规法规法规572572规定：规定：规定：规定： 头部跌落试验；头部跌落试验；头部
55、跌落试验；头部跌落试验； 颈部弯曲试验；颈部弯曲试验；颈部弯曲试验；颈部弯曲试验； 颈部拉伸试验；颈部拉伸试验；颈部拉伸试验；颈部拉伸试验； 胸部碰撞试验；胸部碰撞试验；胸部碰撞试验；胸部碰撞试验； 下肢大腿骨碰撞试验；下肢大腿骨碰撞试验；下肢大腿骨碰撞试验；下肢大腿骨碰撞试验； 大腿骨髋关节弯曲试验；大腿骨髋关节弯曲试验；大腿骨髋关节弯曲试验；大腿骨髋关节弯曲试验；仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术头部跌落试验：头部跌落试验：头部跌落试验：头部跌落试验：The peak acceleration of VPG simulation result is 23
56、9.158g and it meets the FMVSS 572 Regulation (225g to 275g), see the right figure. 仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具颈部弯曲试验：颈部弯曲试验：颈部弯曲试验：颈部弯曲试验： 试验要求：颈部做摆锤运动，在摆试验要求：颈部做摆锤运动，在摆试验要求：颈部做摆锤运动，在摆试验要求：颈部做摆锤运动，在摆锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速度为锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速度为锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速度为锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速度为19.9ft/sec19.
57、9ft/sec19.9ft/sec19.9ft/sec（6.1m/s)6.1m/s)6.1m/s)6.1m/s)。弯矩最大值。弯矩最大值。弯矩最大值。弯矩最大值范围：范围：范围：范围：53N*m 53N*m 53N*m 53N*m 80N*m. 80N*m. 80N*m. 80N*m.The peak moment of VPG simulation result is 112606 N-mm from this simulation and it is slightly higher than requirement (88223 N-mm to 108582 N-mm). 车身结构强度与碰
58、撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具颈部拉伸试验颈部拉伸试验颈部拉伸试验颈部拉伸试验 试验要求：颈部做摆锤运动，在摆锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速试验要求：颈部做摆锤运动，在摆锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速试验要求：颈部做摆锤运动，在摆锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速试验要求：颈部做摆锤运动，在摆锤与蜂窝铝接触瞬间，切向速度为度为度为度为19.9ft/sec19.9ft/sec19.9ft/sec19.9ft/sec（6.1m/s)6.1m/s)6.1m/s)6.1m/s)。弯矩最大值范围：。弯矩最大值范围：。弯矩最大值范围：。弯矩最大值范围：53N*m 53N*m 53N*m 53N*m
59、 80N*m. 80N*m. 80N*m. 80N*m.The peak moment of VPG simulation result is 89850.7 N-mm from this simulation and it is slightly higher than requirement (-52934 N-mm to -80079Nmm). 车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具胸部碰撞试验：胸部碰撞试验：胸部碰撞试验：胸部碰撞试验：The peak force of VPG simulation result is 5558.17 N from th
60、is simulation and it meets requirement (5165 N to 5900 N). 车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具下肢大腿骨碰撞试验：下肢大腿骨碰撞试验：下肢大腿骨碰撞试验：下肢大腿骨碰撞试验： The peak force of VPG simulation result is 5641.72 N from this simulation and it meets requirement (4720 N to 5789 N).车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具 下肢大腿骨髋关节弯曲试
61、验：下肢大腿骨髋关节弯曲试验：下肢大腿骨髋关节弯曲试验：下肢大腿骨髋关节弯曲试验： The femur torque at 30 deg. The femur torque at 30 deg. The femur torque at 30 deg. The femur torque at 30 deg. rotation from its initial rotation from its initial rotation from its initial rotation from its initial horizontal orientation is horizontal orien
62、tation is horizontal orientation is horizontal orientation is 94981 N-mm and this meets 94981 N-mm and this meets 94981 N-mm and this meets 94981 N-mm and this meets the requirement (not more the requirement (not more the requirement (not more the requirement (not more than 95009 N-mm). than 95009 N
63、-mm). than 95009 N-mm). than 95009 N-mm). 车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具 假人模型损伤值的测量假人模型损伤值的测量假人模型损伤值的测量假人模型损伤值的测量: : : :u u假人模型上的测量点在有限元模型中都已自动设置假人模型上的测量点在有限元模型中都已自动设置假人模型上的测量点在有限元模型中都已自动设置假人模型上的测量点在有限元模型中都已自动设置u uHICHICHICHIC值值值值测点是头部重心，测的量是头部重心的加速度；测点是头部重心，测的量是头部重心的加速度；测点是头部重心，测的量是头部重心的加速度；测点
64、是头部重心，测的量是头部重心的加速度；u u颈部的损伤值（颈部的损伤值（颈部的损伤值（颈部的损伤值（NijNijNijNij，F F F F，M M M M）测点是颈部的上端点和下端点的铰接点，测的量是铰接的力和弯测点是颈部的上端点和下端点的铰接点，测的量是铰接的力和弯测点是颈部的上端点和下端点的铰接点，测的量是铰接的力和弯测点是颈部的上端点和下端点的铰接点，测的量是铰接的力和弯矩；矩；矩；矩；u u胸部损伤值（胸部损伤值（胸部损伤值（胸部损伤值（a a a a，d d d d，VCVCVCVC值）值）值）值）测点是胸部的加速度计或扭簧，测的量是加速度或扭簧的扭矩；测点是胸部的加速度计或扭簧，
65、测的量是加速度或扭簧的扭矩；测点是胸部的加速度计或扭簧，测的量是加速度或扭簧的扭矩；测点是胸部的加速度计或扭簧，测的量是加速度或扭簧的扭矩；u u腹部的损伤值（腹部的损伤值（腹部的损伤值（腹部的损伤值（a a a a）测点是腹部的加速度计，测的量是加速度；测点是腹部的加速度计，测的量是加速度；测点是腹部的加速度计，测的量是加速度；测点是腹部的加速度计，测的量是加速度；u u大腿骨的力（大腿骨的力（大腿骨的力（大腿骨的力（F F F F）测点是大腿骨上的弹簧单元，测的量是弹簧力；测点是大腿骨上的弹簧单元，测的量是弹簧力；测点是大腿骨上的弹簧单元，测的量是弹簧力；测点是大腿骨上的弹簧单元，测的量是
66、弹簧力；车身结构强度与碰撞安全分析技术l Half Vehicle Model 6,000 Elements Demo the Frontal Crash Phenomena前碰撞模拟实例前碰撞模拟实例前碰撞模拟实例前碰撞模拟实例: : : :仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具SubsystemsSubsystemsDeformation MechanismDeformation MechanismTimeTimeSide Member and Side Member and BumperBumperForce inp
67、ut from bumper acts on front part of Force input from bumper acts on front part of side memberside member0 0 5 ms 5 msFront part of side member deforms in axial modeFront part of side member deforms in axial mode5 5 10 ms 10 msSide member deforms in bending modeSide member deforms in bending mode10
68、10 32 ms 32 ms Engineer/TransmEngineer/TransmissionissionEngine/transmission reaches barrierEngine/transmission reaches barrier32 ms32 msEngine/transmission comes in contact with Engine/transmission comes in contact with suspension mountsuspension mount38 ms38 msLower Dash Lower Dash StructureStruct
69、ureFront part of floor tunnel deformsFront part of floor tunnel deforms32 32 end endSide member extension deforms in bending modeSide member extension deforms in bending mode38 38 end endSuspension mount deforms in axial modeSuspension mount deforms in axial mode38 38 end end前碰撞仿真结果分析前碰撞仿真结果分析车身结构强度
70、与碰撞安全分析技术仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真工具车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车安全设计汽车安全设计车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展美国前碰撞评估试验美国前碰撞评估试验欧洲前碰撞评估试验欧洲前碰撞评估试验侧撞评估试验（欧、澳洲、日）侧撞评估试验（欧、澳洲、日）侧面碰撞评估试验侧面碰撞评估试验车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进
71、展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展车身结构安全设计的基本概念车身结构安全设计的基本概念、吸收分配汽车碰撞能量（结构产生塑性变形）、吸收分配汽车碰撞能量（结构产生塑性变形）、降低对乘客的冲击力到可容度以内、降低对乘客的冲击力到可容度以内、保持乘客一定的生存空间、保持乘客一定的生存空间车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展车身结构安全分析车身结构安全分析、汽车安全性能评估、汽车安全性能评估、提供提高安全性能的修改方案及费用估算、提供提高安全性能的修改方案及费用估算、给出最佳方案、给出最佳方案、提供优化组合及可靠性设计、
72、提供优化组合及可靠性设计车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展多目标优化设计多目标优化设计假人胸部粘性受伤判定假人胸部粘性受伤判定车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展汽车碰撞安全进展中国汽车碰撞安全前景中国汽车碰撞安全前景目标：目标：降低交通事故死亡率降低交通事故死亡率减少财产损失（亿美元年，减少财产损失（亿美元年，.5.5年总产值）年总产值）前景：前景：汽车安全法规汽车安全法规政府政府保险业保险业教育（人才培养、培训、安全知识普及）教育（人才培养、培训、安全知识普及）工程设计人才
73、工程设计人才法律事务人才法律事务人才商业产业商业产业标准检测试验与分析标准检测试验与分析结构安全设计，评估结构安全设计，评估计算机仿真分析设计计算机仿真分析设计法律事务（律师所、保险业、事故分析）法律事务（律师所、保险业、事故分析）车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介1 1、CAECAE仿真分析能力（仿真分析能力（仿真分析能力（仿真分析能力（已具备已具备已具备已具备）a a、前部碰撞、前部碰撞: :中国标准，美国法规（中国标准，美国法规（FMVSS 208FMVSS 208，USNCAPUSNCAP，II
74、HSIIHS），欧洲），欧洲法规（法规（ECE 94ECE 943333，EuroNCAPEuroNCAP）b b、侧面碰撞：中国标准，美国法规（、侧面碰撞：中国标准，美国法规（FMVSS 214FMVSS 214，USNCAPUSNCAP，IIHSIIHS），欧洲），欧洲法规（法规（ECE 95,EuroNCAPECE 95,EuroNCAP）c c、后部碰撞：美国法规（、后部碰撞：美国法规（FMVSS 301FMVSS 301），欧洲法规（），欧洲法规（ECE 32ECE 323434）d d、车顶抗压：美国法规（、车顶抗压：美国法规（FMVSS 216FMVSS 216）e e、乘员保护
75、：美国法规（、乘员保护：美国法规（FMVSS 208FMVSS 208）2 2、企业安全设计标准（、企业安全设计标准（、企业安全设计标准（、企业安全设计标准（进行中进行中进行中进行中）3 3、CAECAE安全分析指南（安全分析指南（安全分析指南（安全分析指南（进行中进行中进行中进行中）车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用整车计算机仿真（整车计算机仿真（整车计算机仿真（整车计算机仿真（CAE)CAE)能力能力能力能力奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECA
76、E工作简介工作简介工作简介工作简介车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司
77、奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介典型截面位置：典型截面位置：典型截面位置：典型截面位置：门槛门槛车顶横梁车顶横梁A A、B B、C C立柱立柱纵梁纵梁评价指标：评价指标：评价指标：评价指标：扭转常量扭转常量惯性矩惯性矩截面面积截面面积 车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介截面分析与改进实例截面分析与改进实例车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介接头位置接头位置接头位置接头位置：如右图（因
78、车而异）如右图（因车而异）评价指标：评价指标：评价指标：评价指标：变形分析变形分析应力分析应力分析应变分析应变分析车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介接头刚度分析接头刚度分析接头刚度分析接头刚度分析车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司奇瑞公司CAECAECAECAE工作简介工作简介工作简介工作简介类型类型 产生原因产生原因 本质本质 解决方案解决方案 主动主动 被动被动结构几何引起的疲劳结构几何引起的疲劳 结构几何尺寸不连续结构几何尺寸不连续（如孔、切口等）造成（如孔、切口等）造
79、成应力过大应力过大 静态静态局部局部 改进结构几何特征改进结构几何特征局部增强局部增强 载荷引起的疲劳载荷引起的疲劳 施于零件上的载荷过大施于零件上的载荷过大 静态静态局部局部/ /全局全局 隔离载荷传递路径隔离载荷传递路径局部增强局部增强 振动引起的疲劳振动引起的疲劳 结构共振结构共振 动态动态全局全局 改变刚度改变刚度/ /质量分布质量分布局部增强局部增强 车身疲劳失效及对策车身疲劳失效及对策车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)
80、VPG(Virtual Proving Ground)实例实例实例实例 车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)实例实例实例实例 车身结构强度与碰撞安全分析技术工程应用VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)VPG(Virtual Proving Ground)实例实例实例实例 车身结构强度与碰撞安全分析技术车身结构强度与碰撞安全分析技术
