电动汽车正面碰撞约束系统仿真分析

本文根据电动汽车的正面100%碰撞实车试验模型，通过hypermesh等软件进行约束系统建模仿真，在ls-dyna中计算，hyperview中查看输出结果，根据仿真计算结果与实车试验结果对比判断该约束系统建模仿真的有效性，方便后续利用该仿真模型进行约束系统相关分析及优化，节约实车试验分析及优化时需要消耗的资源。

道路交通事故中正面碰撞事故最为常见[1]，汽车的约束系统在交通事故出现时对人们生命财产安全有很好的保护效果，约束系统包括座椅、安全带、安全气囊等，是整车被动安全极为重要的一部分，对于汽车在二次碰撞时的乘员有极大保护作用[2]，所以约束系统仿真分析必不可少。电动汽车近几年发展迅速，相关研究也逐渐增多，对于汽车安全方面的研究方法主要有试验和仿真两种方法，大部分研究是仿真与试验相结合[1]，仿真一般基于ls-dyna 软件，利用有限元方法模拟车身、座椅等系统[3] [4]，正面碰撞约束系统仿真分析分为正面偏置碰撞和正面100%碰撞分析[5] [6]，本文研究电动汽车在正面100%碰撞时约束系统仿真，通过实车试验模型建立相对应的约束系统模型进行仿真，并通过伤害分析对比验证仿真模型的有效性，为后续的相关优化分析提供仿真模型基础。

2. 约束系统仿真模型建立 约束系统仿真模型需要先对座椅、仪表板等的CAD 模型进行简化处理，保留重要的受力部件[7]， 在hypermesh 中进行网格划分建立相应的仿真模型部件， 整体划分得971,663 个网格， 再通过部件之间的连接和接触设置整合成一个整体的约束系统，各个部件的螺栓及螺钉可以简化为1D-rigid 连接[8]，用到的接触设置为面面接触或是点面接触。

该车型设计的转向管柱具有压溃特性，为了保证建立的仿真模型与实车模型更接近，需要对转向管柱模拟压溃特性如下图1，并建立平移铰作为约束，用于集成管柱到整车模型中。

Figure 1. Simulated crush characteristics of steering string 图1. 转向管柱模拟压溃特性